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Usinas de dessalinização: o futuro de um abastecimento de água sustentável

A dessalinização, o processo de transformar água salgada em água doce, é um conceito tão fundamental que até mesmo os alunos da primeira série percebem sua importância.

Esta compreensão é crucial porque beber demasiada água salgada pode ser prejudicial para a nossa saúde; nossos corpos lutam com o enorme teor de sal, que pode levar à desidratação e possíveis danos aos órgãos.

À medida que as fontes globais de água doce se tornam mais escassas, as centrais de dessalinização desempenham um papel cada vez mais fundamental, transformando os nossos vastos oceanos em reservas potáveis. Ao remover o sal da água do mar, estas plantas atendem à nossa crescente demanda por água limpa. Vamos nos aprofundar na mecânica dessas instalações vitais.

Dessalinização no Trabalho

A água cobre pelo menos 70% da superfície do mundo. Mas 97% dele é salgado demais para beber [fonte: NatGeo ]. É aqui que entra a dessalinização.

Há mais de uma maneira de separar o sal da água, mas quase 90% das vezes, apenas um dos dois métodos é usado: osmose reversa e flash multiestágio. Vamos dar uma olhada em ambos.

Osmose Inversa

Como mencionamos, beber água salgada pode afetar negativamente a nossa saúde devido aos desequilíbrios celulares que pode causar. Dentro de nossas células, ocorre um processo natural chamado osmose, que tenta equilibrar a concentração de sal dentro e fora da célula. A osmose reversa pega esse princípio e o aplica à purificação de água.

Utiliza uma membrana especial, semelhante a um filtro muito fino, que permite a passagem apenas de água, bloqueando o sal. Para empurrar a água salgada através desta membrana, bombas fortes aplicam pressão, garantindo que apenas água pura saia do outro lado, deixando o sal para trás. Este processo transforma efetivamente água salgada em água doce e potável em uma usina de dessalinização por osmose reversa.

Flash multiestágio

Ao contrário da osmose reversa, que utiliza uma membrana semipermeável para filtrar o sal e outras impurezas, o método flash de vários estágios depende de variações de calor e pressão para converter água salgada em água doce.

O termo “flash” refere-se à rápida evaporação devido à queda repentina de pressão, e esse processo se repete em vários estágios, daí o nome.

Em cada estágio da unidade de conversão, a água salgada é exposta ao calor do vapor e à pressão reduzida. Isso faz com que uma parte da água evapore rapidamente ou “transforme-se” em vapor d’água, que é essencialmente água doce. A solução salina restante é denominada “salmoura”.

Este método, como a osmose reversa, normalmente não requer adição de produtos químicos ou amaciantes [fonte: Organização dos Estados Americanos ]. No entanto, apesar do potencial da dessalinização, as centrais de grande escala produzem actualmente apenas uma pequena fracção do consumo diário de água doce do mundo.

Usinas de dessalinização em todo o mundo

Em 2022, existem mais de 20.000 usinas de dessalinização em operação em todo o mundo , produzindo mais de 95 milhões de metros cúbicos de água diariamente. O Médio Oriente continua a ser um importante centro de dessalinização, dados os seus problemas de escassez de água e os avanços tecnológicos neste domínio.

A Usina de Dessalinização Sorek em Israel, que iniciou suas operações em 2013, já foi uma das maiores instalações de dessalinização de osmose reversa de água do mar (SWRO) do mundo. Contudo, a rápida expansão da tecnologia de dessalinização levou à construção de fábricas ainda maiores em várias partes do mundo.

Embora o processo de dessalinização tenha avançado e se tornado mais eficiente, as percepções do público variam. Em lugares como Israel, surgiram preocupações sobre o sabor ou os potenciais impactos na saúde da água dessalinizada.

Contudo, pesquisas e estudos, incluindo os da Arábia Saudita , mostram que quando a dessalinização é feita corretamente, a água resultante é segura para consumo e comparável em qualidade à água engarrafada. Uma vantagem ambiental notável do uso de água dessalinizada em vez de água engarrafada é a redução de resíduos plásticos .

O conceito de dessalinização portátil também sofreu desenvolvimentos. Nos últimos anos, uma variedade de dispositivos portáteis de dessalinização tornaram-se disponíveis, projetados para socorro de emergência, caminhadas ou uso pessoal. Estas ferramentas podem converter fontes de água salgada ou contaminada em água potável, oferecendo soluções inovadoras em áreas com acesso limitado à água doce.

Sal e muito mais

Claro, você pode esperar que o processo de dessalinização remova o sal da água do oceano. Mas você sabia que a limpeza não para por aí? A dessalinização – seja qual for o método – também remove compostos químicos orgânicos ou biológicos, produzindo no final água potável de alta qualidade que não transmite diarreia ou outras doenças.

Isto é importante porque quase 4 milhões de pessoas morrem todos os anos “devido ao abastecimento de água, saneamento e higiene inadequados”, segundo as Nações Unidas .

Usina de dessalinização Lewis Carlsbad

A Usina de Dessalinização Claude “Bud” Lewis Carlsbad, localizada em Carlsbad, Califórnia, é a maior instalação de dessalinização de água do mar no Hemisfério Ocidental.

Inaugurada em dezembro de 2015, a planta utiliza tecnologia de osmose reversa para converter a água do mar do Oceano Pacífico em água potável. Com uma capacidade de produção de aproximadamente 50 milhões de galões de água potável por dia, fornece cerca de 10% do abastecimento de água do condado de San Diego.

A construção desta central de dessalinização de água do mar foi uma resposta às secas recorrentes e à necessidade de uma fonte de água fiável e à prova de secas. O projeto inclui um sistema de recuperação de energia para reduzir o consumo de energia e melhorias ambientais para proteger a vida marinha.

Embora ofereça uma solução para a escassez de água, as preocupações incluem o consumo de energia e o impacto ambiental, particularmente a eliminação de subprodutos da salmoura. No entanto, a central de Carlsbad serve de modelo para outras regiões que consideram a dessalinização para resolver a escassez de água.

Futuro da Dessalinização

À medida que o número de centrais de dessalinização em todo o mundo continua a crescer, também aumentam as preocupações sobre o desenvolvimento de novas tecnologias para alimentar as centrais. Atualmente, os esforços de dessalinização em grande escala requerem muita energia para operar e muitas vezes exigem muita manutenção, graças a muitas peças funcionais, como membranas, que tendem a sujar com frequência [fonte: Schirber  .

Os custos são outra preocupação: durante as últimas cinco décadas, o investimento público e privado no desenvolvimento de tecnologia de dessalinização atingiu mais de mil milhões de dólares em todo o mundo. E mesmo com o progresso alcançado, a ideia de que a dessalinização acabaria com a escassez de água está longe da realidade.

Isso porque ainda é muito caro planejar , construir e gerenciar usinas de dessalinização.

Na verdade, o custo médio para transformar um acre-pé – cerca de 325.000 galões – de água salgada em água doce varia de US$ 2.000 a US$ 3.000 (e requer uma quantidade significativa de energia [fonte: ABC News]. Ao comparar a osmose reversa e o flash multiestágio métodos para transformar a água do mar em água doce, o primeiro é mais eficiente.

Com a osmose reversa, você precisa de apenas um terço da água do mar para obter a mesma quantidade de água doce que usaria com o flash de vários estágios. Isso significa que menos energia e outros custos são necessários para bombear a água do mar para a planta e eliminar os restos de água salgada.

O problema da salmoura

Infelizmente, ambos os processos – como acontece com todas as técnicas de dessalinização – criam salmoura. Este subproduto da água dessalinizada contém altas concentrações de sal e, quando devolvido a um corpo de água natural, representa uma ameaça significativa aos ecossistemas aquáticos.

Devido à sua densidade, a salmoura tende a depositar-se acima do fundo do mar, formando uma camada que restringe a circulação de oxigênio. Isto pode levar a zonas privadas de oxigénio, impactando negativamente os organismos marinhos, particularmente aqueles que vivem em habitats bênticos. [fonte: Universidade do Texas em Austin ].

Os cientistas estão explorando vários métodos para mitigar o impacto ambiental da salmoura proveniente dos processos de dessalinização. Eles estão pesquisando tecnologias avançadas como eletrodiálise e osmose direta para melhorar as taxas de recuperação de água, produzindo consequentemente menos salmoura.

Outros estão estudando diluir a salmoura com águas residuais tratadas antes do descarte, reduzindo sua salinidade. O cultivo de plantas halófitas, um tipo de vegetal marinho que prospera em condições de alta salinidade, é outro caminho potencial.

Dispositivos portáteis

Um dispositivo portátil de dessalinização é uma solução inovadora adaptada para transformar água salina em água potável, especialmente crucial em ambientes isolados ou atingidos por crises. Em 2022, pesquisadores do MIT desenvolveram um modelo eficiente, de tamanho compacto como uma mala. Sua eficiência energética é tão otimizada que um painel solar econômico pode acioná-la.

Este dispositivo se diferencia dos modelos tradicionais porque dispensa a necessidade de filtros. Em vez disso, aproveita a energia elétrica para purificação de água, reduzindo drasticamente a manutenção.

Tais avanços tornam-no inestimável para regiões como ilhas remotas, navios em viagens prolongadas, refugiados afetados por calamidades naturais ou soldados em postos militares remotos.

“Este é realmente o culminar de uma jornada de 10 anos que eu e meu grupo temos feito. Trabalhamos durante anos na física por trás dos processos individuais de dessalinização, mas colocar todos esses avanços em uma caixa, construir um sistema e demonstrá-lo no oceano foi uma experiência realmente significativa e gratificante para mim”, diz o autor sênior Jongyoon Han . professor de engenharia elétrica e ciência da computação e de engenharia biológica e membro do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE).

Além do financiamento governamental nos Estados Unidos e no estrangeiro, as fontes de financiamento privadas estão a começar a prestar atenção ao desenvolvimento de esforços de dessalinização mais eficientes. Uma coisa é certa: se o processo de dessalinização melhorar, poderá ter o potencial de mudar para melhor regiões inteiras com escassez de água.

Este artigo foi atualizado em conjunto com a tecnologia de IA, depois verificado e editado por um editor do HowStuffWorks.

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Já em 350 aC, o filósofo grego Aristóteles pensou muito na remoção do sal da água usando uma série de filtros [fonte: Aristóteles ]. Por volta de 1700, a Marinha dos EUA fazia uso regular de destiladores solares para criar água doce, e as décadas seguintes viram o advento de destiladores embutidos em fogões a bordo. Durante a Segunda Guerra Mundial, a dessalinização deu outro salto: a Marinha dos EUA construiu um destilador terrestre em uma ilha do Pacífico que produzia cerca de 55.000 galões de água doce por dia – mais do que dobrando a produção de qualquer destilaria existente no mundo [fonte: Congresso dos EUA].

Häufige Fragen

Por que não dessalinizamos a água do oceano?

A dessalinização da água do oceano é cara e consome muita energia.

A água dessalinizada é segura para beber?

Sim, a água dessalinizada é segura para beber.

Por que a dessalinização é um problema?

A dessalinização é um problema porque é cara e consome muita energia. Além disso, pode ter impactos ambientais negativos, incluindo a produção de salmoura (uma solução salina concentrada), que pode danificar os ecossistemas marinhos.

Gabriel Lafetá Rabelo

Vater, Ehemann, Systemanalytiker, Webmaster, Inhaber einer Agentur für digitales Marketing und Leidenschaft für das, was er tut. Seit 2011 schreibe ich Artikel und Inhalte für das Web mit Schwerpunkt auf Technologie,