Dessalinização por Osmose Inversa
autor: Ana Sofia dos Santos Batista 2020233369
Sara Rafaela Bento Miranda 2020233369data: 2023/2024
Processo de Dessalinização
A dessalinização trata-se do processo de remoção de sal e de outros minerais dissolvidos da água salgada proveniente de diversas fontes de forma a torná-la adequada ao consumo humano e uso agrícola ou industrial. O desenvolvimento deste processo físico-químico tem-se mostrado bastante relevante, dado que 70% da superfície da Terra é coberta por oceanos característicos pelo seu elevado grau de salinidade [1].
Atualmente, existem vários métodos de dessalinização utilizados para obter água doce através de água salgada. As principais tecnologias incluem os processos de destilação térmica, como a destilação multi-efeito (MED), destilação multi-flash (MSF), destilação solar (SD) e destilação por compressão a vapor (VC). Para além disso, existem processos envolvendo membranas, como a osmose reversa (RO), osmose direta (DO) e eletrodiálise reversa (EDR) [1].
A dessalinização constitui um papel crucial em regiões onde a água doce é escassa ou limitada, dado que fornece uma fonte suplementar de água potável para as populações e suporte para atividades agrícolas e industriais. No entanto, este processo apresenta também algumas desvantagens, tais como elevados custos energéticos e impactos ambientais, dado que há preocupações associadas à disposição de resíduos salinos e à sua sustentabilidade a longo prazo. É ainda importante salientar que os custos de tratamento da água salgada variam consoante o grau de salinidade, isto é quanto mais concentrada for a solução salina, maior será a energia e o esforço necessário para a dessalinizar [2].
No nosso país, “a redução da precipitação aliada ao aumento das temperaturas está a obrigar Portugal a encontrar soluções alternativas para satisfazer as necessidades de água”. Desta forma, e devido à extensa costa portuguesa, o processo de dessalinização emerge como uma boa solução para este problema [3].
Contudo, em território nacional, apenas existe uma central de dessalinização em funcionamento desde 1980 que produz cerca de 6900 m³ por dia de água potável, abastecendo um total de 5500 habitantes. Em Portugal Continental, prevê-se em 2026 estar operacional a primeira central de dessalinização em Albufeira, projetando-se também uma segunda central na região do Alentejo, sendo ambas zonas profundamente afetadas pela seca [³].
A missão da central de dessalinização de Porto Santo reside em atender integralmente à necessidade de água potável da ilha, pelo que "A capacidade instalada é a suficiente para satisfazer as necessidades da população residente e da flutuante que no período de verão ultrapassa os 20 mil", relata o presidente do conselho de administração de Águas e Resíduos da Madeira, (ARM), Amílcar Gonçalves. Para além disso, o responsável refere que em 1980, o método pioneiro de dessalinização de água do mar por osmose inversa foi primeiramente introduzido na Europa com a instalação da central de Porto Santo [³].
O processo de dessalinização tem sido proposto como uma das soluções para combater a escassez de água potável e o agravamento da seca. Contudo, é questionável se a qualidade dessa água para consumo humano é comparável à da água proveniente de fontes naturais. Posto isto, Amílcar Gonçalves garante que “a osmose inversa, processo pelo qual se dessaliniza a água do mar, constitui um sistema de tratamento de água muito evoluído, pelo que bacteriologicamente a água proveniente destes sistemas de tratamento até se pode considerar mais segura” [³].
Dessalinização por Osmose Inversa
Dentro dos diferentes métodos de dessalinização utilizados para a obtenção de água doce a partir de água salgada, iremos aprofundar o método de dessalinização por osmose inversa.
A osmose inversa é um processo de purificação de água que utiliza uma membrana semipermeável para remover contaminantes, por meio da aplicação de pressão à solução mais concentrada no lado oposto da membrana, para forçar a água a fluir da área de maior concentração de soluto para a área de menor concentração de soluto, separando o sal da água e produzindo um permeado de baixa salinidade sem impurezas [⁴].
Figura 1- Esquema do processo de dessalinização por osmose inversa⁵
As membranas utilizadas na osmose inversa aplicadas no processo de dessalinização filtram seletivamente a água salgada usando os seus poros pequenos para permitir a passagem de moléculas de água enquanto bloqueiam iões maiores e impurezas, como sais, com base no tamanho e na repulsão de carga. Este processo, auxiliado pela pressão, produz água doce enquanto retém contaminantes, produzindo água purificada, um permeado de baixa salinidade sem impurezas [⁵].
O processo de dessalinização por osmose inversa consiste em 3 grandes fases: pré-tratamento, dessalinização (seção da osmose inversa) e o pós-tratamento da água doce.
A primeira fase, o pré-tratamento, é uma fase muito abrangente que garante a remoção eficaz de impurezas, salvaguardando o sistema de dessalinização e otimizando o seu desempenho [6]. Esta fase é composta por diferentes estágios:
- Captação de água salgada;
- Bomba de baixa pressão;
- Estação de pré-filtração;
- Injeção de antiscalant.
O primeiro estágio é a captação de água salgada. Nesta etapa, a água do mar é coletada e transportada através de uma tubulação abaixo do nível do mar, com o auxílio de diferentes equipamentos, tais como, válvulas e filtros. As válvulas servem como um mecanismo para regular e controlar o fluxo de água do mar. Estas válvulas permitem que os operadores gerenciem o processo de admissão da água, permitindo-lhes iniciar ou parar o fluxo conforme necessário, evitando o refluxo indesejado ou a intrusão de detritos, contribuindo para a eficiência e proteção do sistema. Os filtros presentes na captação da água salgada, filtram impurezas e detritos da água do mar que entram na tubulação, para impedir a entrada de partículas sólidas no sistema, protegendo os componentes a jusante, como bombas e membranas, contra possíveis danos. Os filtros garantem um processo de dessalinização mais limpo e eficiente, removendo partículas indesejadas da alimentação da água do mar.
O segundo estágio é composto por uma bomba de baixa pressão que opera a pressões baixas para pressurizar a água do mar e prepará-la para as próximas etapas do processo.
O último estágio desta etapa é composto por uma estação de pré-filtração integrado por vários filtros projetados para monitorizar, filtrar e manter a eficiência da água do mar antes de ser submetida a tratamento adicional no processo de dessalinização. Para além dos filtros presentes nesta estação, manômetros, caudalímetros e equipamentos de backwash discharge são também equipamentos cruciais deste estágio.
- Os manômetros medem a pressão da água do mar antes e depois do sistema de filtração para monitorizar a pressão.
- Os caudalímetros medem o caudal de água do mar através do sistema de pré-filtração para controlar o fluxo de caudal de água do mar e garantir uma filtração contínua e eficaz.
- O equipamento de backwash discharge ajuda a limpar o filtro revertendo o caudal de água do mar para remover partículas retidas nos filtros através de uma corrente de saída.
Para prevenir a formação de depósitos e incrustações nos equipamentos e assegurar mais uma vez a eficiência, é necessário a injeção de uma quantidade controlada de antiscalant na água do mar com o objetivo de salvaguardar os equipamentos posteriores a esta etapa [6].
A segunda fase do processo é a dessalinização (seção da osmose inversa). Esta fase é dedicada ao processo de osmose inversa e apresenta inúmeras etapas:
- Bomba de alta pressão;
- Sistema de controlo;
- Grupo de membranas e válvulas de pressão.
A bomba de alta pressão tem como objetivo pressurizar a água do mar pré-tratada. Este equipamento aumenta a pressão da água pré-filtrada para permitir a passagem da mesma através das membranas de osmose inversa no equipamento seguinte [7].
O sistema de controle integra instrumentos e componentes para monitorizar pressão, caudal, salinidade e temperatura, bem como controlar o fluxo de água e manter condições ideais para o processo de osmose inversa. Neste sistema estão presentes alguns equipamentos, como manómetros que monitorizam a pressão, válvulas que controlam o fluxo de água no sistema, transdutores de pressão que convertem a pressão em sinais elétricos, transdutores de caudal que medem a taxa de caudal de água no sistema e sondas de salinidade e temperatura que medem estes parâmetros fornecendo dados cruciais para a monitorização do processo.
O grupo de membranas válvulas de pressão desempenha a função específica de hospedar e facilitar o processo de osmose inversa. As membranas são o foco central deste equipamento, pois permitem seletivamente a passagem de água pressurizada, ao mesmo tempo em que rejeitam sais e impurezas, produzindo água doce [7].
A última fase do processo é o pós-tratamento da água doce. Esta fase é crucial, na medida em que a água doce produzida no processo de osmose inversa passa por um tratamento adicional para aprimorar a qualidade e segurança. Esta etapa visa garantir que a água tratada atenda aos padrões de água potável para consumo seguro, concentrando-se no refinamento, desinfeção e armazenamento da água doce antes de ser distribuída para uso [8]. Alguns dos equipamentos presentes nesta fase são:
- Filtro de calcite;
- Contador de injeção;
- Bomba dosadora de cloro;
- Filtro de carvão;
- Esterilizador U.V.;
- Tanque de armazenamento.
O filtro de calcite contém um mineral natural denominado de calcite, que eleva o pH da água e ajuda na redução da acidez. Ao passar por este filtro, a água doce passa por um ajuste de pH contribuindo para melhorar o sabor, reduzir o potencial de corrosão e aprimorar a qualidade geral da água.
O contador de injeção rastreia a adição de produtos químicos ou agentes específicos na água doce tratada, proporcionando um controle preciso sobre o processo de injeção de substâncias necessárias para a desinfeção, mineralização ou outros fins de tratamento.
A bomba dosadora de cloro tem como função dosear e injetar de forma precisa cloro, um desinfetante, na água doce tratada. O objetivo é desinfetar a água de forma eficaz e eliminar os microrganismos nocivos.
O filtro de carvão ativado purifica a água doce tratada, dado que o carvão ativado, remove cloro residual, compostos orgânicos e substâncias dissolvidas, garantindo a qualidade e o sabor da água potável final.
O esterilizador U.V. utiliza luz ultravioleta para desinfetar e garantir que a água doce tratada esteja livre de microrganismos nocivos, como bactérias, vírus e outros patógenos presentes na água.
Aplicações da Dessalinização por Osmose Inversa
A tecnologia de dessalinização por osmose inversa é amplamente utilizada em diversas situações em que a água potável é escassa ou em que o elevado teor de salinidade representa um problema [9].
Abastecimento de Água Potável:
Uma das aplicações mais comuns é o fornecimento de água potável em regiões em que há limitação da quantidade de água doce ou em que a água disponível é demasiado salgada para consumo humano.Área Industrial:
A água dessalinizada é utilizada industrialmente em vários setores, como a indústria alimentar ou farmacêutica, indústria de semicondutores, entre outras indústrias que necessitem de água de qualidade para os processos de fabrico.Setor Agrícola:
A dessalinização por osmose inversa pode ser utilizada para fornecimento de água para irrigação de culturas agrícolas, melhorando a produção agrícola em regiões áridas.Produção de Energia:
Especialmente em zonas costeiras, em que a água do mar é abundante, a dessalinização por osmose inversa pode ser usada para abastecimento de água para caldeiras ou outros processos que requerem água tratada e de qualidade.Projetos de Desenvolvimento Sustentável:
A dessalinização por osmose inversa pode ser uma solução para a falta de acesso à água potável em áreas remotas ou em regiões afetadas por catástrofes naturais.
Vantagens e Desvantagens da Dessalinização por Osmose Inversa
Resumindo e como já foi referido anteriormente, a tecnologia da dessalinização por osmose inversa, tal como qualquer processo industrial, apresenta tanto vantagens como desvantagens associadas a diversos fatores [10].
Este método é vantajoso essencialmente na medida em que possibilita o fornecimento de água doce a partir de água salgada, permitindo assim o acesso a fontes de água potável em zonas em que esta é limitada. Para além disso, o processo de osmose inversa é uma tecnologia desenvolvida e amplamente utilizada globalmente com o objetivo de produzir água de qualidade adequada para consumo humano e para fins industriais ou agrícolas.
É ainda de salientar que a dessalinização por osmose inversa corresponde a um impacto ambiental menor comparando com outros métodos de dessalinização, dado que geralmente requer menos quantidades de energia, resultando em menores emissões de gases com efeitos de estufa. Por fim, tendo ainda em conta considerações ambientais, esta tecnologia pode ser alimentada através de fontes de energia renováveis, como energia eólica ou solar, tornando-a mais sustentável.
Por outro lado, especialmente em regiões em que a água a ser tratada apresenta um alto teor de salinidade, o processo de osmose inversa consome quantidades significativas de energia, aumentando assim os custos operacionais associados a este tipo de dessalinização.
Este método é caracterizado ainda pela sua complexa manutenção regular e cuidadosa de forma a garantir a eficiência do processo e a prolongar a vida útil dos equipamentos. Relativamente aos impactos ambientais, a dessalinização produz um fluxo com elevada concentração de sal que, ao não ser devidamente gerida, pode afetar negativamente o meio ambiente. Além disso, a captação da água do mar para dessalinização pode ser prejudicial à vida marinha, especialmente se não forem implementadas medidas adequadas que minimizem os danos sobre os ecossistemas costeiros.
Referências Bibliográficas
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Dias, S. S., Dessalinização: a solução para um país seco à beira-mar?, em Jornal de Negócios, 2023 [online] Disponível em:
https://www.jornaldenegocios.pt/sustentabilidade/ambiental/detalhe/dessalinizacao-a-solucao-para-um-pais-seco-a-beira-mar (Consultado a 26/02/2024).Fresh Water Systems, What Is a Reverse Osmosis System and How Does It Work? [online] Disponível em:
https://www.freshwatersystems.com/blogs/blog/what-is-reverse-osmosis (Consultado a 24/02/2024).PURETEC: Industrial Water, What is Reverse Osmosis? [online] Disponível em:
https://puretecwater.com/reverse-osmosis/what-is-reverse-osmosis (Consultado a 24/02/2024).Prihasto, N., Liu, Q., Kim, S., Pre-treatment strategies for seawater desalination by reverse osmosis system by Desalination (2009), 249, Pág. 308-316.
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