Dessalinização

Dessalinização é um processo que remove componentes minerais da água salina. De forma mais geral, a dessalinização é a remoção de sais e minerais de uma substância.^[1] Um exemplo é a dessalinização do solo. Isso é importante para a agricultura. É possível dessalinizar água salgada, especialmente água do mar, para produzir água para consumo humano ou irrigação, produzindo salmoura como subproduto.^[2] Muitos navios e submarinos marítimos utilizam a dessalinização. O interesse moderno na dessalinização concentra-se principalmente no fornecimento de água doce para uso humano de forma economicamente viável. Juntamente com a reciclagem de águas residuais, é um dos poucos recursos hídricos independentes da chuva.^[3]

Devido ao seu consumo de energia, a dessalinização da água do mar é geralmente mais cara do que a água doce proveniente de águas superficiais ou subterrâneas, reciclagem de água e conservação de água; no entanto, essas alternativas nem sempre estão disponíveis e o esgotamento das reservas é um problema crítico em todo o mundo.^[4][5][6] Os processos de dessalinização utilizam métodos térmicos (no caso da destilação) ou métodos baseados em membranas (por exemplo, no caso da osmose inversa).^[7][8]:24

Uma estimativa de 2018 constatou que "18.426 usinas de dessalinização estão em operação em mais de 150 países. Elas produzem 87 milhões de metros cúbicos de água potável por dia e abastecem mais de 300 milhões de pessoas."^{[8] :24} A intensidade energética melhorou: agora é de cerca de três kWh/m³ (em 2018), uma redução de dez vezes em relação aos 20–30 kWh/m³ em 1970.^{[8] :24} Mesmo assim, a dessalinização representou cerca de 25% da energia consumida pela indústria da água em 2016.^{[8] :24}

As grandes reservas de energia existentes em muitos países do Oriente Médio juntamente com sua escassez de água levou a construção de grandes plantas de dessalinização nesta região. Nos meados de 2007, o Oriente Médio produzia cerca de ¾ de toda água dessalinizada do mundo.^[3] No mundo inteiro, há 13.800 plantas de dessalinização que produzem no total mais de 45,5 bilhões de litros de água por dia de acordo com a International Desalination Association.^[9] o Sal retirado do Brasil em média é de 3%.

A maior planta de dessalinização do Mundo é a localizada em Hadera, norte de Israel [1], seguida pela de Jebel Ali - Phase 2 nos Emirados Árabes Unidos. Utiliza o processo de destilação em multi-estágios para produzir 300 milhões de metros cúbicos de água por ano (cerca de 9.460 litros por segundo). Em Israel, 15% da água de consumo doméstico provém da dessalinização de água do mar, as maiores usinas estando em Ascalão e Palmach (ao sul de Tel Aviv). Em Eilat, toda a água consumida é dessalinizada.^[10] Nos Estados Unidos, a maior planta de dessalinização está em Tampa Bay, Florida, e começou produzindo 95.000 m³ de água por dia em dezembro de 2007..^[11] A planta de dessalinização de Tampa Bay tem atualmente só 12% de produção da planta de Hadera e Jebel Ali.

A Central Dessalinizadora do Porto Santo, gerida pela Águas e Resíduos da Madeira, está localizada junto ao cais da Vila Baleira e é a única origem de água potável utilizada para abastecimento público na ilha, sendo esta produzida a partir da água do mar por intermédio de unidades de dessalinização por osmose inversa.^[12]

Em 2024 foi anunciado que a primeira central de dessalinização de Portugal continental será construída em Albufeira.^[13]

No planeta Terra, as águas cobrem 3/4 da superfície, mas cerca de 97,2 % destas são salgadas, ou seja, 3% destas são para livre consumo, porém, sua maior parte constitui geleiras, lençóis polares e águas subterrâneas de difícil acesso para a exploração. E para que possam ser utilizadas, é preciso fazer uma dessalinização em águas salgadas do nosso planeta. A dessalinização da água do mar e os avanços na limpeza de águas residuais são as principais técnicas contra a escassez global de água doce.^[14]

Na natureza, a dessalinização é um processo contínuo e natural, alimentador do Ciclo hidrológico, que se comporta como um sistema físico, fechado, sequencial e dinâmico. Devido à ação da energia solar, ocorre a evaporação de um grande volume de água dos oceanos, dos mares e dos continentes. Os sais permanecem na solução e os vapores, por condensação, vão formar as nuvens, as quais originam as chuvas e outras formas de precipitação. Esta água doce, por gravidade, volta aos oceanos e mares, alimentando os rios, os lagos, as lagoas, que, devido à dinâmica do processo, reassimilam uma nova carga salina e, assim, todo o ciclo continua.

Por necessidade de sobrevivência, o homem copiou a Natureza e desenvolveu métodos e técnicas de dessalinização das águas com elevado conteúdo salino para obter água doce.

O principal problema das tecnologias de dessalinização é conseguir diminuir o custo final da água doce, para que esta possa estar disponível em quantidades suficientes até nas regiões onde é escassa.

A dessalinização em grande escala, tipicamente, consome grande quantidade de energia e depende de plantas de produção caras e específicas. Portanto, é sempre mais cara, em relação a água doce de rios ou subterrânea.

Há vários métodos conhecidos para se fazer a conversão, mas apenas dois deles representam 88% da dessalinização global: a osmose inversa e a destilação multiestágios.^[15]

• Osmose inversa: Quando a pressão sobre a solução aumenta fazendo com que haja a separação da água e do sal.
• Dessalinização térmica: Quando a água salgada é evaporada artificialmente e depois condensada. Esse processo separa a água e o sal, pois este não é carregado no processo de evaporação. Isto ocorre na natureza, pois sempre que a água do mar evapora, os sais permanecem e a água das nuvens não é salgada.
• Congelamento: Outro processo envolve o congelamento da água, pois somente a água pode ser congelada (os sais não congelam junto). O processo é basicamente a extração de sais minerais da água através do congelamento. São repetidos inúmeras vezes tal processo para que se consiga água destilada. O processo pode ser feito em grande escala, mas é muito caro, portanto é testado e melhorado apenas em laboratórios, para assim ser barateado. O que se pode fazer é descongelar a água das calotas polares, mas esta não é ainda uma boa solução, pois há o alto custo do descongelamento a se levar em conta.
• Destilação multiestágios: Utiliza-se vapor a alta temperatura para fazer a água do mar entrar em ebulição. São multiestágios pois a água passa por diversas células de ebulição-condensação, garantindo um elevado grau de pureza. Neste processo, a própria água do mar é usada como condensador da água que é evaporada.
• Destilação por forno solar: o forno solar tem como função concentrar os raios solares numa zona especifica, graças a um espelho parabólico. Dessa forma, o recipiente que contém a água a destilar pode chegar a temperaturas maiores que normalmente.

Nos Estados Unidos, as estruturas de captação de água de resfriamento são regulamentadas pela Agência de Proteção Ambiental (APA). Essas estruturas podem ter os mesmos impactos ambientais que as captações de instalações de dessalinização. De acordo com a EPA, as estruturas de captação de água causam impactos ambientais adversos ao sugar peixes e crustáceos ou seus ovos para dentro de um sistema industrial. Lá, os organismos podem ser mortos ou feridos pelo calor, estresse físico ou produtos químicos. Organismos maiores podem ser mortos ou feridos quando ficam presos contra as telas na frente de uma estrutura de captação.^[16] Tipos alternativos de captação que mitigam esses impactos incluem poços de praia, mas exigem mais energia e custos mais elevados.^[17]

A Usina de Dessalinização de Kwinana foi inaugurada na cidade australiana de Perth, em 2007. A água ali, assim como na Usina de Dessalinização de Gold Coast, em Queensland, e na Usina de Dessalinização de Kurnell, em Sydney, é retirada a 0,1 m/s (0,33 ft/s), o que é lento o suficiente para permitir que os peixes escapem. A usina fornece quase 140.000 m³ (4.900.000 cu ft) de água limpa por dia.^[18]

Os processos de dessalinização produzem grandes quantidades de salmoura, possivelmente acima da temperatura ambiente, e contêm resíduos de produtos químicos de pré-tratamento e limpeza, seus subprodutos de reação e metais pesados devido à corrosão (especialmente em usinas térmicas).^[19][20] O pré-tratamento e a limpeza química são uma necessidade na maioria das usinas de dessalinização, o que normalmente inclui a prevenção de bioincrustação, formação de depósitos, formação de espuma e corrosão em usinas térmicas, e de bioincrustação, sólidos suspensos e depósitos de incrustação em usinas de membrana.^[21]

Para limitar o impacto ambiental da devolução da salmoura ao oceano, ela pode ser diluída com outro fluxo de água que entra no oceano, como o emissário de uma estação de tratamento de águas residuais ou de uma central elétrica. Em centrais elétricas e de dessalinização de médio a grande porte, o fluxo de água de resfriamento da central elétrica tende a ser várias vezes maior do que o da central de dessalinização, reduzindo a salinidade da combinação. Outro método para diluir a salmoura é misturá-la por meio de um difusor em uma zona de mistura. Por exemplo, quando um oleoduto contendo a salmoura atinge o fundo do mar, ele pode se dividir em vários ramos, cada um liberando salmoura gradualmente através de pequenos orifícios ao longo de seu comprimento. A mistura pode ser combinada com a diluição em centrais elétricas ou de estações de tratamento de águas residuais. Além disso, sistemas de descarga zero de líquidos podem ser adotados para tratar a salmoura antes do descarte.^[19][22]

Outra possibilidade é tornar a planta de dessalinização móvel, evitando assim o acúmulo de salmoura em um único local. Algumas dessas plantas de dessalinização móveis (conectadas a navios) já foram construídas.^[23][24]

A salmoura é mais densa que a água do mar e, portanto, afunda até o fundo do oceano, podendo danificar o ecossistema. Observou-se que as plumas de salmoura diminuem com o tempo, atingindo uma concentração diluída e resultando em pouco ou nenhum efeito sobre o ambiente circundante. No entanto, estudos mostraram que essa diluição pode ser enganosa devido à profundidade em que ocorre. Se a diluição for observada no verão, isso pode ser devido a um evento sazonal na termoclina, que impede que a salmoura concentrada afunde até o fundo do mar. Isso tem o potencial de perturbar as águas acima do fundo do mar. A dispersão de salmoura proveniente de usinas de dessalinização pode percorrer vários quilômetros, prejudicando potencialmente ecossistemas distantes. A reintrodução cuidadosa, com medidas apropriadas e estudos ambientais, pode minimizar esse problema.^[25][26]

A demanda de energia para dessalinização no Médio Oriente, impulsionada pela grave escassez de água, deverá dobrar até 2030. Atualmente, esse processo utiliza principalmente combustíveis fósseis, que representam mais de 95% de sua fonte de energia. Em 2023, a dessalinização consumiu quase metade da energia do setor residencial na região.^[27]

Devido à natureza do processo, é necessário instalar as usinas em aproximadamente 25 acres de terra na costa ou perto dela.^[28] No caso de uma usina construída no interior, é preciso instalar tubulações no solo para facilitar a captação e a descarga.^[28] No entanto, uma vez instaladas no solo, as tubulações podem vazar e contaminar os aquíferos próximos.^[28] Além dos riscos ambientais, o ruído gerado por certos tipos de usinas de dessalinização pode ser alto.^[28]

A evaporação da água nos oceanos, durante o ciclo da água, é um processo natural de dessalinização.

A formação de gelo marinho produz gelo com pouco sal, muito menos do que na água do mar.

As aves marinhas destilam a água do mar usando trocas em contracorrente em uma glândula com uma rete mirabile. A glândula secreta salmoura altamente concentrada armazenada perto das narinas, acima do bico. A ave então "espirra" a salmoura. Como a água doce geralmente não está disponível em seus ambientes, algumas aves marinhas, como pelicanos, petréis, albatrozes, gaivotas e andorinhas-do-mar, possuem essa glândula, que lhes permite beber a água salgada de seus ambientes enquanto estão longe da costa.^[29][30]

Os manguezais crescem em água do mar; eles secretam sal, aprisionando-o em partes da raiz, que são então consumidas por animais (geralmente caranguejos). O sal adicional é removido através do armazenamento em folhas que caem. Alguns tipos de mangue possuem glândulas em suas folhas, que funcionam de maneira semelhante à glândula de dessalinização das aves marinhas. O sal é extraído para a superfície da folha na forma de pequenos cristais, que então se desprendem.

Os salgueiros e os juncos absorvem o sal e outros contaminantes, dessalinizando eficazmente a água. Isto é utilizado em zonas húmidas artificiais construídas, para o tratamento de esgotos.^[31]

Apesar dos problemas associados aos processos de dessalinização, o apoio público ao seu desenvolvimento pode ser muito alto.^[32][33] Uma pesquisa realizada em uma comunidade do sul da Califórnia mostrou que 71,9% dos entrevistados apoiavam o desenvolvimento de usinas de dessalinização em sua comunidade.^[33] Em muitos casos, a alta escassez de água doce corresponde a um maior apoio público ao desenvolvimento da dessalinização, enquanto áreas com baixa escassez de água tendem a ter menos apoio público ao seu desenvolvimento.^[33]

Referências