Dessalinização da Água

Hoje em dia, a dessalinização tornou-se uma solução muito acessível para lidar com a escassez de água doce tipicamente tropical, bem como de áreas no mar.

Dessalinização é um processo que remove minerais da água salina.

De modo mais geral, a dessalinização pode também referir-se à remoção de sais e minerais, como em dessalinização do solo, que também passa a ser uma questão importante para a produção agrícola.

A água salgada é dessalinizada para produzir água fresca adequada para consumo humano ou irrigação. Um potencial subproduto da dessalinização é sal.

A dessalinização é usado em muitos navios de mar e submarinos.

A maior parte do interesse moderno na dessalinização é focada no desenvolvimento de formas rentáveis de fornecer água fresca para uso humano.

Junto com águas residuais reciclada, esta é uma das poucas fontes de água independente de precipitação

Devido ao consumo relativamente alto de energia, os custos de dessalinização da água do mar são geralmente mais elevadas do que as alternativas (água doce de rios ou águas subterrâneas, reciclagem de água e conservação da água), mas as alternativas não estão sempre disponíveis e exageradamente rápida e o esgotamento das reservas é um problema crítico no mundo todo. Além disso, existe um custo ambiental.

Dessalinização da Água – Brasil

Dessalinização da Água – Mar

Dessalinização: em muitos lugares do Brasil a carência de água potável é grande. Por isto perfuram-se poços, artesianos ou não, para suprimento de água.

Entretanto em muitas regiões, particularmente na proximidade do mar, a água apresenta-se salobra, isto é, levemente salgada. Seu consumo contínuo é nocivo ou mesmo impossível. Para retirar o sal dissolvido nesta água, nenhum dos processos acima expostos funciona.

O tratamento da água por filtração, carvão ativo, luz UV e outros pode produzir uma água de aparência cristalina, até isenta de germes, mas nada poderá retirar os sais nela dissolvidos, exceto a osmose reversa.

O PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO

Dessalinizadores funcionam segundo o princípio da osmose reversa. Este fenômeno, conhecido dos cientistas desde o fim do século passado, passou a ser aplicado em processos industriais na década de 60.

Desde a década de 80 o emprego de membranas semipermeáveis sintéticas em aplicações industriais passou a se difundir, ampliando o campo de aplicação deste processo. Isto resulta em contínuas reduções de custo, não só pela maior escala de produção permitida como também pelo crescente conhecimento tecnológico adquirido.

Nos anos recentes, os avanços científicos no campo de indústria de microchips e da biotecnologia provocaram uma demanda por água de elevada pureza. Por outro lado, a consciência de preservação do meio ambiente da sociedade implica também em tratamentos de rejeitos industriais mais sofisticados e de maior eficiência.

Nestes campos a osmose reversa tem se desenvolvido bastante. A escassez de água potável em muitas regiões do planeta também determina uma demanda por processos de dessalinização seguros e econômicos. Assim, o processo de dessalinização por osmose reversa tem se difundido, seus custos vem decrescendo e sendo colocado até ao alcance do indivíduo, viabilizando muitos projetos antes impensáveis.

Procuraremos explicar aqui os fundamentos do processo de dessalinização, para atender um amplo público sem conhecimento específico no assunto. Dentro das ciências naturais, a osmose reversa é melhor estudada e compreendida nos cursos de engenharia química e química industrial.

Soluções Salinas

Chama-se de solução salina a dissolução de um sal (soluto) em um líquido (solvente), sendo este líquido normalmente a água. Se dissolvermos uma colher de sal de cozinha (cloreto de sódio) em um copo d’água pura, teremos uma solução salina de cloreto de sódio. Se pusermos mais colheres de sal no mesmo copo, a solução ficará mais “salgada”, isto é, a concentração do sal ficará maior.

Os diferentes sais existentes na natureza apresentam diferentes capacidades de se dissolver na água. Existem os que se dissolvem muito pouco ou nada (insolúveis) até os que se dissolvem em grandes quantidades e com facilidade (cloreto de potássio).

Existem ainda substâncias que se dissolvem em água com facilidade, como a sacarose (açúcar), mas resultam em soluções um pouco diferentes das soluções salinas, pois não são soluções eletrolíticas, isto é, não conduzem a corrente elétrica.

As águas salgadas encontradas na natureza têm inúmeros sais nela dissolvidos. A água doce, potável, apresenta pequena quantidade de sal dissolvida, o que possibilita o consumo.

A água dita salobra é a proveniente de poços com uma salinidade bem menor do que a água do mar, mas ainda acima do limite de potabilidade e de uso doméstico. É a famosa água de poço que não faz espuma quando se lava alguma coisa com ela.

Dessalinização da Água

Concentração

Os cientistas usam o termo “concentração” para medir e comparar a quantidade de sal de uma determinada solução salina. A solução pode ser pura ou não, ou seja, apresentar apenas um ou várias tipos de sais dissolvidos.

Normalmente se emprega no estudo da dessalinização a unidade ppm, que significa “parte por milhão”, ou seja, quantidade de partes do soluto (sal) dissolvidas em um milhão de partes do solvente (água).

Membrana Semipermeável

Membranas semipermeáveis são membranas existentes na natureza que têm a capacidade de deixar passar somente um líquido (a água), ou solvente, mas não deixam passar sais nela dissolvidos. Na verdade, o que se verifica é uma propriedade seletiva, isto é, o solvente água passa de um lado para o outro da membrana com muito mais facilidade do que os solutos (sais) existentes.

As paredes das células dos seres vivos são membranas semipermáveis naturais, regulando a passagem de sais e nutrientes para dentro da célula ou para fora dela.

Os cientistas descobriram que existem membranas sintéticas que exibem a mesma propriedade. Talvez a mais comum delas seja o acetato de celulose, aquele papel transparente que costuma envolver os maços de cigarro. Com uma folha de acetato de celulose pode-se efetuar uma experiência de osmose, fenômeno descrito a seguir.

Osmose

Osmose é uma palavra adicionada aos nossos dicionários desde o final do século passado. A palavra vem do grego (osmós) e significa “impulso”. Popularmente, os estudantes caracterizam a tentativa de “aprender por osmose” como a prática de andar com um livro debaixo do braço.

A brincadeira conceitua bem o fenômeno: o conhecimento (a essência) seria absorvido, ficando as páginas do livro.

A osmose natural ocorre quando duas soluções salinas de concentrações diferentes encontram-se separadas por uma membrana semipermeável. Neste caso, a água (solvente) da solução menos concentrada tenderá a passar para o lado da solução de maior salinidade. Com isto, esta solução mais concentrada, ao receber mais solvente, se dilui, num processo impulsionado por uma grandeza chamada “pressão osmótica”, até que as duas soluções atinjam concentrações iguais.

Osmose Reversa

A osmose reversa ocorre quando se aplica uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se à tendência natural. Neste caso, a água da solução salina passa para o lado da água pura, ficando retidos os íons dos sais nela dissolvidos.

A pressão a ser aplicada equivale a uma pressão maior do que a pressão osmótica característica da solução.

Membranas Sintéticas

As membranas osmóticas empregadas em dessalinizadores são membranas sintéticas que imitam as membranas naturais. Existem poucos fabricantes e fornecedores destas membranas, pois se trata de uma tecnologia bastante avançada.

Estas membranas normalmente são fornecidas para os vários fabricantes de dessalinizadores já na sua forma de utilização final, acondicionadas em cilindros de diversas capacidades. Um fabricante pode, inclusive, utilizar membranas de diferentes fornecedores.

Dessalinizadores

São equipamentos destinados a produzir água potável a partir de água do mar ou salobra, empregando o processo de osmose reversa e membranas osmóticas sintéticas. As condições de trabalho de um dessalinizador são bastante severas, pois aliam um elemento altamente corrosivo (íon cloreto) a altas pressões (400 a 1200 psi).

São equipamentos de custo relativamente elevado, mas, comparando-se com os custos normais de água encanada, pagam o investimento em 4-6 anos A diferença, dos vários dessalinizadores disponíveis no mercado é qualidade dos materiais neles empregados, a tecnologia de produção, o grau de automação incorporado, a experiência do fabricante e a disponibilidade de assistência e serviços técnicos.

Soluções contra a escassez

Dessalinização, reciclagem e derretimento de calotas polares são alternativas

Máquina de dessalinização por osmose reversa

Quando se discute o fim do petróleo, logo se enumeram possíveis fontes alternativas de energia. Quando a questão é a água, o primeiro impulso é o desespero. Nossa sociedade é baseada no consumo desse recurso. O ser humano, cujo organismo é composto por cerca de 65% de água, não sobrevive sem ela por muito mais que 48 horas. Por isso, pesquisadores do mundo inteiro têm se esforçado para encontrar uma solução que combata a crescente escassez.

A dessalinização é uma alternativa que já vem sendo bastante utilizada em países do Oriente Médio como Israel ou o Kuwait. Embora ainda seja uma solução cara, seu preço já diminuiu bastante. Há duas formas de dessalinizar a água.

A primeira é a destilação, em que se reproduz o processo que gera a chuva. Provoca-se a evaporação da água que, ao entrar em contato com uma superfície fria, condensa-se.

A segunda, mais moderna e barata, é como uma osmose ao contrário: a água é submetida a uma forte pressão e passa através de membranas que retêm o sal.

Outras alternativas, já empregadas, são a reciclagem e reutilização da água para fins menos nobres tais como o resfriamento de máquinas ou a produção de vapor, a coleta de água em neblina com o auxílio de redes de náilon ou mesmo o uso de poços para aproveitar a água da chuva. Muitos discutem a possibilidade de descongelar calotas polares, que encerram boa parte da água doce do planeta.

Derretimento de calotas polares pode ‘ressuscitar’ vírus como o da varíola

Cada uma dessas alternativas tem seus impactos, mais ou menos graves. A dessalinização da água pode causar danos ao meio ambiente. “Se o sal for despejado no solo, este fica inviável para a agricultura, e os aqüíferos se contaminam”, diz Ana Lúcia Brandimarte. Acredita-se também que o descongelamento de calotas polares possa trazer de volta epidemias já controladas, como a da varíola, cujos vírus só existem em laboratórios de altíssima segurança ou congelados nessas calotas.

Nenhuma alternativa para combater a escassez de água, no entanto, pode prescindir de uma mudança de atitude da população como um todo diante do problema. Uma simples descarga pode desperdiçar até 26 litros de água (no caso do Brasil, de água potável); certas tecnologias permitem gastar apenas seis. A agricultura, que gasta mais de 50% da água consumida no mundo, desperdiça metade desse total por causa de aparelhagem e técnicas ineficientes. E os altos índices de desperdício das distribuidoras denota falta de empenho para um uso racional do recurso. A solução para a crise da água passa inevitavelmente pela conscientização.

Enquanto cada cidadão não encarar esse problema como seu, qualquer solução será apenas um paliativo. Renata Ramalho

Dessalinização da Água – Processos

Dessalinização da Água

A dessalinização de águas salgadas ou salobras acontece quando a mesma passa a vapor e se torna doce depois que se condensa – CONDENSAÇÃO- ou então através do processo da OSMOSE REVERSA quando a água passa por membranas filtrantes. Nos oceanos pode estar a principal solução para o atendimento das futuras demandas de água doce, já que são possuidores de 95,5% da água existente no Planeta.O principal problema a ser resolvido ainda é o custo dos processos que envolvem grande consumo de energia. Aliás esses processos há muito tempo já são utilizados nos navios e nas plataformas de petróleo.

Principais Processos para Dessalinização da Água do Mar:

Destilação
Osmose reversa

A dessalinização da água salgada ou salobra, do mar, dos açudes e dos poços, se apresenta como uma das soluções para a humanidade adiar ou vencer a crise da ÁGUA que já É REAL EM DETERMINADAS REGIÕES DO PLANETA.

Atualmente muitos países e cidades já estão se abastecendo totalmente ou parcialmente de água doce extraída da água salgada do mar que, embora ainda a custos elevados, se apresenta como uma alternativa, concorrendo com o transporte em navios tanques, barcaças e outros. Alguns países árabes simplesmente “queimam” petróleo para a obtenção de água doce através da destilação, uma vez que o recurso mais escasso, para eles, é a água.

O consumo de água doce no mundo cresce a um ritmo superior ao do crescimento da população, restando, como uma das saídas, a produção de água doce, retirando-a do mar ou das águas salobras dos açudes e poços. O uso das fontes alternativas de energia, como a eólica e a solar, apresenta-se como uma solução para viabilizar a dessalinização, visando o consumo humano e animal.

Parte da Região Nordeste do Brasil é caracterizada por condições semi-áridas, com baixa precipitação pluviométrica (cerca de 350 mm/ano) e por um solo predominantemente cristalino, que favorece a salinização dos lençóis freáticos. Até agora as iniciativas se restringiram a soluções paliativas, como a construção de açudes e a utilização de carros pipa.

A dessalinização de água através de osmose reversa apresenta-se como uma alternativa a mais, uma vez que possui um menor custo quando comparado com outros sistemas de dessalinização. Além de retirar o sal da água, este sistema permite ainda eliminar vírus, bactérias e fungos, melhorando assim a qualidade de vida da população.

O seu funcionamento está baseado no efeito da pressão sobre uma membrana polimérica, através da qual a água irá passar e os sais ficarão retidos,podendo-se ainda aproveitar a salmoura. A integração com a energia eólica pode ser interessante nos locais com baixo índice de eletrificação, tornando o sistema autônomo.

Histórico dos processos de dessalinização:

Em 1928 foi instalado em Curaçao uma estação dessalinizadora pelo processo da destilação artificial, com uma produção diária de 50 m3 de água potável.
Nos Estados Unidos da América as primeiras iniciativas para o aproveitamento da água do mar datam de 1952, quando o Congresso aprovou a Lei Pública número 448, cuja finalidade seria criar meios que permitissem reduzir o custo da dessalinização da água do mar. O Congresso designou a Secretaria do Interior para fazer cumprir a lei, daí resultando a criação do Departamento de Águas Salgadas.
O Chile foi um dos países pioneiros na utilização da destilação solar, construindo o seu primeiro destilador em 1961.
Em 1964 entrou em funcionamento o alambique solar de Syni, ilha grega do Mar Egeu, considerado o maior da época, destinado a abastecer de água potável a sua população de 30.000 habitantes.
A Grã-Bretanha, já em 1965, produzia 74% de água doce que se dessalinizava no mundo, num total aproximado de 190.000 m3 por dia.
No Brasil, algumas experiências com destilação solar foram realizadas em 1970, sob os auspícios do ITA- Instituto Tecnológico da Aeronáutica, em São José dos Campos.
Em 1971 as instalações de Curaçao foram ampliadas para produzir 20.000 m3 por dia.
Em 1983, o LNEC- Laboratório Nacional de Engenharia Civil, em Lisboa- Portugal, iniciou algumas experiências com o processo de osmose reversa, visando, sobretudo, o abastecimento das ilhas dos Açores, Madeira e Porto Santo.
Em 1987, a Petrobrás iniciou o seu programa de dessalinização de água do mar para atender às suas plataformas marítimas, usando o processo da osmose reversa, tendo esse processo sido usado pioneiramente, aqui no Brasil, em terras baianas, para dessalinizar água salobra nos povoados de Olho D`Água das Moças, no município de Feira de Santana, e Malhador, no município de Ipiara.
Atualmente existem cerca de 7.500 usinas em operação no Golfo Pérsico, Espanha, Malta, Austrália e Caribe convertendo 4,8 bilhões de metros cúbicos de água salgada em água doce, por ano. O custo, ainda alto, está em torno de US$ 2,00 o metro cúbico.
As grandes usinas de dessalinização da água encontram-se no Kuwait, Curaçao, Aruba, Guermesey e Gibraltar, abastecendo-os totalmente com água doce retirada do mar. Jorge Paes Rios

Dessalinização da Água – Destilação ou Osmose Reversa

Dessalinização da Água

Dessalinização da água: uma solução?

A água é bem essencial à vida que subsiste em ¾ da superfície do planeta, sendo 97% salgada.

A dessalinização é um processo contínuo e natural, que tem papel fundamental no Ciclo Hidrológico (sistema físico, fechado, sequencial e dinâmico).

A presente da problemática da água, começa a conduzir ao desenvolvimento de processos e tecnologias de dessalinização das águas com elevado conteúdo salino para obter água doce.

Existem diversos processos físico-químicos e biológicos, que permitem transformar a água de modo a torná-la apta a consumo:

Destilação convencional
Destilação artificial
Eletrodiálise
Osmose reversa

Os processos mais usados de dessalinização ou usam o processo de destilação ou a osmose reversa. A destilação consiste em ferver a água, coletar o vapor e transformá-lo novamente em água, desta vez água potável. Na osmose reversa, bombas de alta pressão forçam a água salgada através de filtros que capturam as partículas de sais e minerais, deixando passar apenas a água pura. Facilmente se entende as grandes necessidades de consumo de energia, ferver a água exige muita energia e a osmose reversa consome seus filtros muito rapidamente. Neste caso, o processo mais utilizado que permite garantir a qualidade da agua e bem estar do consumidor é a osmose.

O processo de osmose, ocorre quando duas soluções salinas com diferente concentração encontram-se separadas por uma membrana semi permeável: a água (solvente) e solução menos concentrada tenderá a passar para o lado da solução de maior salinidade.

Com isto, esta solução mais concentrada, ao receber mais solvente, se dilui, num processo impulsionado por uma grandeza chamada “pressão osmótica”, até que as duas soluções atinjam concentrações iguais.

A Osmose pode efetuar-se segundo dois processos: inversa e reversa. A utilização da osmose inversa na Industria para dessalinização da água do mar, começou a ser possível nos anos 60 com o desenvolvimento de membranas assimétricas que, pelo fato de terem grandes fluxos de permeabilização e grande seletividade, permitiram ser uma alternativa aos processos técnicos que são processos de utilização intensiva de energia. A osmose inversa apresenta-se como uma ótima alternativa, uma vez que possui um menor custo quando comparado com outros sistemas de dessalinização.

Além de retirar o sal da água, este sistema permite ainda eliminar vírus, bactérias e fungos. O seu funcionamento está baseado no efeito da pressão sobre uma membrana polimérica, através da qual a água irá passar e os sais ficarão retidos. A osmose reversa, já existe desde o fim do século passado, com aplicação em processos industriais. A utilização de membranas semi permeáveis sintéticas permitiu reduções de custos elevadas bem como um crescente conhecimento técnico.

Atualmente, é possível obter água com elevada qualidade, com emprego na Industria de microchips e biotecnologia. Esta tecnologia tem tido forte desenvolvimento no tratamento de efluentes , dada a sua elevada eficiência e às crescentes exigências ambientais, cada vez mais evidentes.

Existem equipamentos que permitem a obtenção de água potável a partir da água do mar:

Dessalinizadores

Estes utilizam o fenômeno da osmose reversa com o uso de membranas osmóticas sintéticas. O uso deste equipamento requer cuidados especiais, uma vez que se trata de um processo na presença do ião cloreto a altas pressões(400 a 1200psi). Apesar de ter custo inicial muito elevado, a sua utilização ao longo do tempo, permite superar este investimento, em cerca de 4 – 6 anos.

Os custos associados a este equipamento dividem-se em :

Custo de depreciação ou amortização da unidade : O custo total, incluindo importação, equipamentos auxiliares e instalação, dividido por 120 meses e pelo volume total de metros cúbicos produzidos (depende da capacidade da unidade) em 120 meses ou dez anos – tempo de vida útil da unidade.
Custo de operação: O custo anual ou mensal decorrente da operação da unidade, incluindo energia eléctrica, peças de reposição e mão de obra de manutenção. Pode ser apresentado em custo mensal ou por metro cúbico de água produzida, mais conveniente.

Somando-se estas duas parcelas temos o custo total mensal, ou por volume de água produzida, da unidade de dessalinização. Um dessalinizador opera 500 h/ano num barco e 7.200 h/ano numa casa. Se o consumo rondar 1500 litros por dia, em seis anos o equipamento está pago. Para capacidades maiores, a economia por litro é ainda maior.

A aplicação destes sistemas é muito diversa, vejamos alguns exemplos:

Água potável:

Comunidades
Embarcações comerciais e de recreio
Plataformas “off-shore” de exploração de petróleo
Unidades militares (navios de guerra, faróis, unidades portáteis, etc.)
Hotéis, restaurantes, supermercados, “resorts”, condomínios, residências

Industria:

Indústria eletrônica e de semicondutores
Clínicas de hemodiálise
Indústria farmacêutica e de alimentos
Água de caldeira
Água para lavagem de filtros

Usos Diversos:

Lavagem de carros
Fábricas de gelo
Hidroponia
Aquacultura
Processamento de filmes fotográficos

Concentração :

Concentração de leite, suco de tomate, suco de frutas, café
Desalcoolização de cerveja e vinho

Controle e Tratamento de Efluentes:

Tratamento de efluentes de indústrias alimentícias
Tratamento de metais
Recuperação de ouro, prata e outro metais preciosos
Tratamento de resíduos/efluentes de indústrias têxteis e de papel e celulose

No Japão (Instituto de pesquisa ‘ Haman Technology’), existe um equipamento que permite a produção de água potável através da água do mar, permitindo também a recuperação de substâncias úteis que nela possam estar contidas. É um sistema essencialmente automático, ao contrário das técnicas de membranas ou processos de osmose reversa, cuja operação é mais complicada e com custos mais elevados. O resultado é um processo de dessalinização de água do mar com um custo de apenas 1/5 dos processos convencionais, utilizando um equipamento com um 1/3 do tamanho. A nova técnica de destilação a pressão reduzida, permite produzir 3,7 litros de água potável para cada 10 litros de água introduzida no sistema. O equipamento têm ainda a capacidade de produzir sal para uso industrial sem a necessidade de etapas de pré processamento, necessários nos equipamentos tradicionais quando a água do mar é utilizada como fonte. O equipamento possui um decompressor compacto, que opera por meio de um sistema de multi-estágios em uma superfície de evaporação tridimensional. A água flui sem a necessidade de bombeamento, apenas pela diferença de peso.

A principal problemática destas tecnologias, é o consumo de energia. James Klausner, da Universidade da Flórida, apresentou uma nova técnica de purificação da água que é mais eficiente e não é tão intensiva na utilização de energia. A nova técnica, desenvolvido pelo Dr. Klausner, é uma variação da destilação.

Em vez de ferver a água, temos um processo físico chamado difusão de massa, para fazer com que a água se evapore e se separe do sal. Bombas são utilizadas para forçar a água ao longo de um aquecedor e espalhá-la sobre uma torre de difusão – uma coluna feita de uma matriz de polietileno que cria uma grande área superficial por onde a água flui enquanto está caindo. Outras bombas, na base da torre, injetam ar seco na coluna no sentido oposto ao da água. À medida em que a água salgada se choca com o ar quente, ela se evapora. O ar fica saturado de humidade e é forçado por ventiladores em direção a um condensador que força a humidade a se condensar em água pura. Este processo tem ainda a vantagem de permitir o aproveitamento do calor desperdiçado nas centrais termoeléctricas para aquecer a água. Ele testou um protótipo do seu projeto em laboratório, produzindo cerca de 2000 litros de água potável por dia.

Segundo seus cálculos, uma versão industrial, aproveitando o calor desperdiçado por um termeléctrica de 100 MHz, tem o potencial para gerar mais de 5 milhões de litros por dia.

Em Portugal existe já uma central de dessalinização na Madeira: projeto da central de dessalinização do Porto Santo com capacidade média.

O projeto consiste num sistema de dessalinização através da osmose inversa que permite fornecer água potável a toda a população. Trata-se de um processo de filtragem dos componentes. A água salgada entra em contato com uma membrana seletiva que retém o sal (NaCl – Cloreto de Sódio), e deixa passar a água no seu estado puro. É um sistema de módulos enrolados em espiral muito compactos, que, associam algumas centenas de metros quadrados por área de membrana por metro cúbico.

Este projeto tornasse menos exigente do ponto de vista energético, e em termos ambientais permite o tratamento de águas contaminadas e a reciclagem da água nos processos químicos. A sua aplicação ainda é pouco evidente em Portugal, por se tratar de uma tecnologia recente, mas prevêem-se projetos inovadores em Portugal, uma vez que tem grande capacidade de energia solar, que devidamente aproveitada, poderá ter grande potencial. Esta é uma possível solução para a problemática da escassez da Água que em muitos Países já é adoptada com sucesso! Silvia Chambel

Fonte: en.wikipedia.org/www.uniagua.org.br/www.profrios.hpg.ig.com.br