Dessalinização da água

desamar topoA dessalinização da água do mar trata-se do uso de processos físico-químicos para a retirada de sal da água. Alguns desses processos são destilação, congelamento e osmose reversa. Um dos maiores problemas que ameaçam a vida humana é a falta de água potável. O Brasil possui uma grande quantidade de recursos hídricos, mas várias regiões do mundo são privadas de fontes de água própria para o consumo humano. Além disso,  o desperdício de água e a poluição vêm diminuindo os níveis desse bem que é indispensável para a ...

manutenção da vida e fundamental para o desenvolvimento da sociedade. Apesar de 70% da superfície terrestre ser recoberta de água, o que confere ao nosso planeta sua cor azul característica, cerca de 97% dessa água está nos mares, ou seja, é salgada. Além disso, dos 3% de água doce que todo o planeta dispõe, cerca de 2% deles encontram-se congelados nas calotas polares e nas geleiras, restando menos de 1% para nosso consumo.

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Para solucionar esse problema e aumentar a oferta de água potável no mundo, foram desenvolvidas técnicas de dessalinização da água. Mas o que é dessalinização da água? Trata-se do uso de métodos físico-químicos para retirar o sal presente na água dos mares e oceanos.

A água salgada não pode ser consumida pelo ser humano, pois leva à desidratação, uma vez que nossas células perderiam água por osmose, e também não pode ser usada em indústrias e na agricultura porque destruiria as máquinas usadas e mataria as plantações. Por isso, há a necessidade de transformar água salgada em água doce e potável.

Porém, pode ser que você diga: “Como ninguém nunca pensou nisso? Com tanta água no mar, o problema de escassez de água está resolvido! Por que não fazemos isso em todos os países?”

Bem, o problema é que as técnicas utilizadas para dessalinizar a água costumam ser bastante dispendiosas e, em muitos casos, não são viáveis para uma determinada região. Elas são mais necessárias em locais onde a água doce é bastante limitada ou escassa, como regiões áridas.

Vamos falar aqui sobre três técnicas de dessalinização da água que vêm se mostrando viáveis em larga escala. Mas todas apresentam vantagens e desvantagens que devem ser consideradas de acordo com o resultado desejado, com a localização, com a forma de energia disponível na região, com a frequência do uso da instalação, com o capital disponível, entre outros fatores.

As técnicas são destilação, congelamento e osmose reversa:

*Destilação: resumidamente, trata-se do aquecimento da água do mar, que atinge seu ponto de ebulição e passa para o estado de vapor, indo para um condensador onde é resfriada e retorna ao estado líquido. Essa água líquida é coletada em outro recipiente enquanto os sais ficam no recipiente original.

O nome da destilação mais usada para a dessalinização da água é a destilação rápida em fases múltiplas.

* Congelamento: Conforme explicado no texto Crioscopia, o ponto de congelamento de uma substância pura é sempre menor que o de sua solução. Assim, quando a temperatura da água do mar começa a diminuir, o gelo formado é composto somente de água pura, pois a mistura dos sais na água diminui seu ponto de congelamento. É por isso que nos oceanos e mares forma-se uma camada de gelo na parte de cima composta somente por água pura e na parte de baixo fica a água líquida com os sais dissolvidos.

Isso mostra que congelar a água do mar é também uma alternativa para dessalinizá-la. O método de congelamento mais usado em usinas de dessalinização é o processo de resfriamento secundário, em que se retira o calor da água do mar por passar pelo seu meio o butano.

Nesse processo, a temperatura em que a água do mar encontra-se é maior que a temperatura de ebulição do butano. Por isso, quando o butano passa pelo interior da água do mar, ele passa para o estado gasoso, o que envolve retirar o calor da água, que, por sua vez, congela.

Ao congelar, a água é separada de seus sais, mas eles depositam-se na superfície do gelo. Por isso, é preciso retirar o sal de cima dos cristais de gelo. O gelo lavado é então liquefeito em outra unidade por meio do calor do mesmo butano vaporizado que foi aquecido. Assim, o gelo vira água líquida e o butano volta ao estado líquido, podendo ser reutilizado.

* Osmose reversa ou invertida: A osmose é a passagem de solvente por uma membrana semipermeável para uma solução concentrada. Mas se aplicarmos uma pressão bastante elevada (acima da pressão osmótica), ocorrerá o processo inverso, ou seja, o solvente da solução concentrada passará pela membrana e irá em direção ao solvente puro.

Assim, se colocarmos água do mar de um lado e água pura de outro, separando-as por uma membrana semipermeável, podemos aplicar uma pressão elevada (bem superior a 30 atm, que é a pressão osmótica da água do mar) sobre a água do mar. O resultado será a osmose inversa, ou seja, as moléculas da água salgada irão em direção à água pura, afastando-se dos seus sais.

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Osmose reversa sendo usada para dessalinizar a água do mar em usina de Ashkelon, Israel

Essa técnica é cara porque necessita de motores elétricos para fornecer a pressão necessária, porém, é a mais eficaz e já vem sendo implementada em várias usinas. Além disso, unidades de purificação de água que empregam osmose reversa (UPOS) são muito usadas quando ocorrem catástrofes naturais. Por exemplo, quando houve o tsunami nas Ilhas Maldivas, ocorreu escassez de água potável, por isso, a UNICEF deslocou para a área 23 UPOS que ficavam à noite em navios em alto-mar tratando a água que era levada de dia para as vítimas.

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Barco em alto-mar realizando dessalinização da água


Dessalinização da água: do mar ao copo


Entenda como é feita a dessalinização, tecnologia que transforma água do mar em água potável e garante o abastecimento de milhões de pessoas no mundo. A dessalinização é um processo físico-químico de tratamento de água que retira o excesso de sais mineirais, micro-organismos e outras partículas sólidas presentes na água salgada e na água salobra, com a finalidade de obter água potável para consumo.

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A dessalinização da água pode ser realizada por meio de dois métodos convencionais: a destilação térmica ou a osmose reversa. A destilação térmica procura imitar o ciclo natural da chuva. Através de energia fóssil ou solar, a água em estado líquido é aquecida - o processo de evaporação transforma a água de estado líquido para gasoso e as partículas sólidas ficam retidas, enquanto o vapor d'água é captado pelo sistema de resfriamento. Ao ser submetido a temperaturas mais baixas, o vapor d'água se condensa, retornando ao estado líquido.

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Já a osmose reversa procura fazer o processo contrário ao fenômeno natural da osmose. Na natureza, a osmose é o deslocamento de um fluído através de uma membrana semipermeável, no sentido do meio menos concentrado para o mais concentrado, buscando o equilíbrio entre os dois fluidos. A osmose reversa exige um sistema de bombeamento capaz de exercer pressão superior à encontrada na natureza, para vencer o sentido natural do fluxo. Dessa forma, a água salgada ou salobra, que é o meio mais concentrado, se desloca no sentido do menos concentrado. A membrana semipermeável permite somente a passagem de líquidos, retendo partículas sólidas, possibilitando a dessalinização da água do mar.

Aplicabilidade

A Agência Internacional de Energia Renovável (Irena) publicou, em seu relatório sobre dessalinização e energias renováveis (Water Desalination Using Renewable Energy), que a dessalinização é a maior fonte de água para saciar a sede humana e irrigação no Oriente Médio, Norte da África e em algumas ilhas do Caribe. Segundo informação disponível no site da International Desalination Assossiation (IDA), mais de 300 milhões de pessoas são abastecidas diariamente por meio da dessalinização no mundo.

Existem pelo menos 150 países que usam o método de dessalinização para seu abastecimento regular, em especial os de regiões desérticas ou com dificuldades de abastecimento, como os do Oriente Médio e do norte da África. Um dos líderes nessa tecnologia é Israel, onde cerca de 80% da água potável consumida pela população é proveniente do mar.

A ONU levanta em seu relatório sobre água e energia que a dessalinização e o bombeamento da água dessalinizada traz melhorias para determinadas regiões, mas aponta a inviabilidade dessa tecnologia em áreas mais pobres, principalmente para o uso hídrico em larga escala, como na agricultura e em casos onde o local está muito distante da unidade de dessalinização. O principal empecilho é que tanto o processo dessalinização da água quanto o bombeamento para uma região muito distante requerem muita energia para operar, tornando o método não indicado para estas situações.

A Irena aponta que, além do alto custo energético do processo, a dessalinização da água geralmente utiliza energia fóssil como fonte, que não é sustentável, apresenta frequentes alterações de preço e é difícil de ser transportada. A organização também defende que a medida em que fontes de energia renovável forem se tornando mais baratas, estas devam ser aplicadas. A utilização da energia solar e a recuperação da energia a partir das águas residuais são alternativas indicadas tanto pela ONU quanto pela Irena para diminuir os custos da dessalinização. Outras fontes de energia apropriadas seriam a eólica e a geotérmica.

Outra questão associada às águas residuais da dessalinização é o fato de que elas podem impactar negativamente os ecossistemas marinhos ao serem despejadas diretamente no oceano. O Pacific Institute, um instituto independente de pesquisa da Califórnia, nos Estados Unidos, estudou os impactos causados pela dessalinização de água nas baías de São Francisco e de Monterey, ambas na Califórina.

Segundo o relatório Key Issues in Seawater Desalination in California: Marine Impacts, a água residual tem a concentração de sais muito superior à concentração natural encontrada na água do mar, e apresenta resíduos que são tóxicos para alguns seres marinhos, como aditivos químicos que são incorporados ao tratamento da água e metais pesados que são liberados de processos corrosivos que ocorrem dentro das tubulações. No caso das unidades que usam destilação térmica, ainda existe o problema adicional da água descartada estar em uma temperatura muito superior à da água do mar.

Através do desenvolvimento de novas tecnologias que reduzam o consumo de energia e minimizem impactos ambientais, a dessalinização poderia se tornar uma alternativa para questões relacionadas à escassez de água em todo o mundo, contribuindo para a melhoria na qualidade de vida de milhões de pessoas.


O grande salto tecnológico que pode acabar com a sede no mundo

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18/10/2015 - Em tempos de escassez de água em diversos Estados do Brasil, a solução para o problema poderia ser óbvia: aproveitar a abundância da água do mar para o uso comum por meio da dessalinização. Os oceanos cobrem mais de 70% da superfície da Terra e contêm 97% da água do planeta. Mas a energia necessária para esse processo era muito custosa e, com isso, inviabilizava o uso da água do mar para esses fins. Recentemente, porém, graças às novas tecnologias, os custos foram reduzidos à metade e enormes usinas de dessalinização estão sendo abertas ao redor do mundo.

Usinas

A maior usina dessalinizadora do planeta está em Tel Aviv (Israel) e já está sendo ampliada para alcançar seus limites máximos de produção. Isso significa 624 milhões de litros diários de água potável. E ela pode vender mil litros (que é o consumo semanal médio de uma pessoa) por US$ 0,70 (cerca de R$ 2,71). Outra usina de dessalinização, que fica em Ras al-Khair, na Arábia Saudita, alcançará sua produção plena em dezembro.

Instalada no leste da Península Arábica, ela será maior do que a de Israel e abastecerá Riad – cuja população está crescendo rapidamente – com 1 bilhão de litros por dia.

Uma usina de energia elétrica vinculada a ela pode produzir até 2,4 milhões de watts de eletricidade. Da mesma forma, será instalada em San Diego a maior usina dessalinizadora dos Estados Unidos, que estará operando a partir de novembro. No Rio de Janeiro, o governador Luiz Fernando Pezão disse no início deste ano que está analisando a possibilidade de construir uma usina dessalinizadora para abastecer até 1 milhão de pessoas no Estado.

Em São Paulo, após o agravamento da crise hídrica recente, o governador Geraldo Alckmin chegou a dizer que houve um estudo sobre o uso da dessalinização como fonte alternativa de água potável, mas que o custo inviabilizaria o processo. A técnica já é usada na região semiárida do Brasil e em outros 150 países.

Tecnologia

O método tradicional de transformar água do mar em água potável é aquecê-la e depois recolher a água evaporada como um destilado puro. Isso demanda uma grande quantidade de energia, mas torna-se algo factível se combinado com usinas industriais que produzem calor em seu funcionamento normal. As novas dessalinizadoras da Arábia Saudita estão sendo construídas juntamente com usinas de energia exatamente por esse motivo. Essa osmose reversa utiliza menos energia e deu uma nova oportunidade a uma tecnologia que existe desde os anos 1960.

Basicamente, o sistema consiste em empurrar a água salgada através de uma membrana de polímero que contém furos minúsculos, do tamanho de um quinto de nanômetro. Esses orifícios são suficientemente pequenos para bloquear as moléculas de sal e suficientemente grandes para permitir a passagem das moléculas de água.

"Esta membrana remove completamente os sais minerais da água", explica o professor Nidal Hilal, da Universidade de Swansea, no Reino Unido.

Dessalinização

Mas essas membranas poderiam entupir facilmente, o que prejudicaria muito o desempenho do processo. Agora, porém, existe uma tecnologia mais avançada de materiais e técnicas de tratamento prévio que fazem com que essas membranas funcionem com maior eficiência por mais tempo. E em Israel, os designers de Sorek conseguiram poupar energia usando vasos de pressão com o dobro do tamanho.

Tecnologia alternativa

A osmose direta é uma forma alternativa de eliminar sal da água do mar, segundo o professor Nick Hankins, engenheiro químico da Universidade de Oxford. Em vez de empurrar a água através da membrana, uma solução concentrada é utilizada para extrair o sal. Depois, essa solução é eliminada restando apenas a água pura. "É possível separar a água do sal usando bem pouca energia", assegura o professor.

Outro método possível é a chamada dessalinização capacitiva que, basicamente, significaria ter um ímã para atrair o sal.

"Deveríamos ser capazes de dessalinizar a água usando algo entre a metade e a quinta parte da energia usada para a osmose reversa", diz Michael Stadermann, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, da Califórnia. Essa técnica ainda está em fase de testes.

E o sal que sobra?

Um problema gerado pela dessalinização da água do mar é justamente o que fazer com o sal que sobra. A água no Golfo Pérsico historicamente tem 35 mil partículas de sal por milhão (ppm). Mas segundo o Ministério do Meio Ambiente e da Água, algumas áreas próximas às usinas chegam a ter 50 mil ppm.

"É preciso garantir que a água muito salgada seja deslocada para um local suficientemente longe do mar para que não haja recirculação dessa água, porque, se isso acontecer, ela voltará ainda mais salgada", disse Floris van Straaten, da empresa de engenharia suíça Pöyry, que supervisiona a construção do projeto Ras al-Khair.

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"Nossa usina está sendo instalada ao lado de uma usina de energia que usa a água do mar para refrigeração", diz Jessica Jones, da Poseidon Water, empresa que está construindo a usina de Carlsbad na Califórnia.

"Nosso descarregamento é misturado, mas, no momento em que ele entra no oceano, o sal já está dispersado."

Nos Estados Unidos, porém, grupos ecologistas têm lutado nos tribunais contra a construção de novas usinas de dessalinização, dizendo que as consequências da reintrodução da salmoura no mar ainda não foram estudadas o suficiente.

"E quando a água está sendo extraída do oceano, ela traz peixes e outros organismos. Isso tem um impacto ambiental e econômico", explica Wenonah Hauter, diretor da Food And Water Watch em Washington.

Preço da água

A dessalinização pode se tornar cada vez mais barata, ainda que ela seja muito cara para os países pobres – dos quais muitos sofrem com escassez de água. Mais de dois quintos da população de 800 milhões do continente africano vivem em regiões de "estresse hídrico", o que significa viver com o fornecimento de menos de 1.700 metros cúbicos de água por pessoa. A ONU prevê que, em 10 anos, quase 2 bilhões de pessoas viverão em regiões com escassez de água, vivendo com menos de mil metros cúbicos de água cada uma.

Tudo o que essas regiões mais precisam é de um dispositivo de dessalinização que possa abastecer cada 100 ou 200 pessoas. A dessalinização capacitiva é uma solução em potencial, da mesma forma que a dessalinização com energia solar, cujos custos já reduziram o triplo em 15 anos. Assim, enquanto a dessalinização já avançou enormemente nos países ricos, também é necessário que chegue às regiões pobres, que são as que mais sofrem com a falta de água.

Fonte: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br
           https://www.ecycle.com.br
           http://www.bbc.com

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