A transformação de água salgada em doce

Dessalinização e a gestão de recursos hídricos

20 de dezembro de 2005

Como a Terra tem apenas 3% de água doce, sendo os outros 97% água salgada, o processo de dessalinização é importante para revolver muitos casos de abastecimento.

O prof. Raymundo Garrido foi Secretário Nacional de Recursos Hídricos


 


FMA – O que é a dessalinização de águas?
Raymundo Garrido – A dessalinização é a retirada de sais que se encontram dissolvidos na água por meio de diversos métodos. Um dos métodos que vêem ganhando espaço em um significativo número de casos é a osmose reversa.
A osmose reversa é um fenômeno que passou a ser conhecido no final do século XIX, mas sua utilização comercial somente começou nos anos sessenta do século passado.
É verdade que a destilação e os processos de troca iônica são capazes de reduzir significativamente os sais dissolvidos, produzindo água desmineralizada, que é uma água com elevada purificação.
Cada uma das metodologias apresenta suas vantagens e desvantagens. A osmose reversa, por sua versatilidade, tem sido objeto de um significativo número de aplicações.


FMA – Que outros métodos de tratamento de água existem?
Garrido – Há vários outros processos, porém com finalidades distintas. Por exemplo, a filtração, a adsorção, a cloração e a própria esterilização são outros meios de que se lança mão para melhorar a qualidade da água, mas não são capazes de promover a retirada dos sais.
Esses métodos atuam sobre outros elementos presentes nas massas líquidas. A filtração, por exemplo, é capaz de separar as partículas suspensas, ou seja, que não estão dissolvidas, enquanto que a adsorção, ao atuar por meio de filtros de carvão ativo, é capaz de reter partículas ainda menores do que aquelas separadas pela filtração.
Em outras palavras, a adsorção funciona também como um filtro. Pela cloração e esterilização, destroem-se vírus e bactérias, o que não é possível pelos demais métodos.
A cloração consiste na adição de hipoclorito de sódio e a esterilização resulta da elevação da temperatura da água a um nível que seja capaz de aniquilar as matérias orgânicas. Vale acrescentar, a luz ultra-violeta também é capaz de eliminar eficientemente matérias orgânicas contidas na água.


FMA – Acho que vale a pena explicar melhor o que é exatamente a osmose reversa.
Garrido – A origem da palavra é grega: osmós, que significa impulso. A osmose reversa se refere ao impulso que se impõe ao líquido, por meio de pressão, em uma direção oposta à direção natural, comprimindo-o contra a superfície de uma membrana semipermeável. (Veja a ilustração na página ao lado)
As membranas semipermeáveis produzidas artificialmente funcionam como a pele dos seres vivos, que regula de modos diferentes a entrada para a célula – e a saída também – de sais e outras substâncias. O que sucede é que as membranas semipermeáveis sintéticas têm a faculdade de deixarem-se transpor por um líquido, um solvente, mas não pelos solutos [dissolvidos], principalmente os sais. Essa capacidade de funcionar de modo seletivo que caracteriza as membranas semipermeáveis é que foi a chave para a criação do método de dessalinização da água.
De modo mais preciso, a água consegue passar de um lado da membrana para o outro com uma facilidade muito maior do que os sais que ela contém. Os íons dos sais ficam retidos na membrana, sendo separados da água, que vai ficando doce. Justamente é o objetivo deste método, transformar a água salgada em doce.


FMA – Não ficou bem claro o que é a direção natural que, ao que parece, é contrariada pela osmose reversa. O senhor pode explicar melhor?
Garrido – Vamos lá. Quando duas soluções de sais com concentrações diferentes se encontram separadas por uma membrana semipermeável, a água da solução de menor concentração transita para o lado em que se encontra a solução de maior concentração. E vai diluindo, paulatinamente, esta última até que as concentrações se igualem, alcançando o equilíbrio. O impulso natural que a água recebeu para passar de um lado para o outro constitui uma grandeza física denominada pressão osmótica.
Um simples vaso com um septo feito de membrana semipermeável pode ser útil à realização dessa experiência. No caso da osmose reversa, o que se faz é forçar a inversão do caminho da água, que é o solvente, no sentido oposto ao natural.
É por essa razão que alguns técnicos preferem afirmar que o nome correto seria osmose inversa e não osmose reversa, pois o trajeto da água é, na verdade, invertido em relação a seu caminho natural. Claro resulta, desde já, que a pressão exercida sobre a água para forçar a osmose reversa é maior do que a pressão osmótica. Isso é um fenômeno físico natural.


Uso dos dessalinizadores



Gráfico que representa o processo de osmose e osmose inversa.


FMA – E de que é feita essa membrana semipermeável?
Garrido – Os tipos de membranas mais correntemente utilizados são de acetato de celulose. Nada mais é do que o papel celofane. Esse mesmo celofane, essa película usada no acondicionamento de inúmeros produtos como, por exemplo, os maços de cigarros. Há uma vantagem adicional do uso das membranas semipermeáveis que é a separação de outras substâncias indesejáveis contidas na água e não apenas os sais nesta dissolvidos.
Por exemplo, contaminantes como pesticidas, herbicidas, metais pesados e vários resíduos industriais podem ser retidos pela osmose reversa, valorizando ainda mais o método.


FMA – Como são e como funcionam os dessalinizadores?
Garrido – Os dessalinizadores são equipamentos que transformam águas salinas ou salobres em água potável empregando a osmose reversa. Esses equipamentos operam sob condições severas para os materiais que os constituem, dada à presença de um elemento corrosivo que é o íon cloreto, associado a pressões elevadas.
Além disso, são sofisticados em termos de tecnologia e a sofisticação reside na natureza das membranas semipermeáveis artificiais, que imitam as membranas naturais. Elas são fabricadas por um número muito pequeno de empresas em todo o mundo.


FMA – São equipamentos muito caros?
Garrido – São sim, mas dependendo da necessidade, evidente que o retorno econômico é rápido. Coisa de poucos anos. Isso reflete uma vantagem de seu uso. Há dessalinizadores de vários tipos e tamanhos.


FMA – No que diz respeito à função dos dessalinizadores, qual a diferença entre águas salinas e águas salobres?
Garrido – A única diferença é a concentração de sais. Uma concentração entre 1600 e 3000 partes por milhão (ppm) é indicativa de água salobre. Daí para cima tem-se água salgada. A água do mar contém cerca de 35000 ppm.
Conforme se percebe, os dessalinizadores para as águas marítimas têm que fazer um esforço muito maior de retenção de sais do que aqueles para águas apenas salobres, que é o que ocorre com águas de muitos açudes e poços do semiárido brasileiro.
Para se ter uma idéia da remoção de sais, a água produzida pela dessalinização rebaixa a concentração para menos de 250ppm. Esse é o limite máximo para água potável de acordo com as prescrições da Organização Mundial de Saúde.


FMA – Qual o principal uso dos dessalinizadores?
Garrido – São inúmeras as oportunidades de aplicação dos dessalinizadores. Por exemplo, são muito usados em plataformas marítimas de exploração de petróleo, onde a matéria-prima, água do mar, está a seus pés e resultaria muito cara trazer do continente.
São também utilizados em embarcações que navegam em alto mar. Tantos os grandes transatlânticos como barcos menores de pesca e de recreio. Um exemplo concreto: o navio de apoio ocenográfico, Ary Rongel, da Marinha Brasileira, que está na Antártica, usa água dessalinizada por osmose reversa.
Avanços científicos no campo da biotecnologia, por exemplo, têm requerido mais e mais água de elevado grau de pureza, ampliando o campo de aplicação do processo. Evidente que no caso de barcos, esses dessalinizadores são mais compactos e sofisticados. Tem que ocupar espaço menor e consumir pouca energia.
FMA – E onde é mais aconselhável o uso dos  dessalinizadores?
Garrido – Bem, vários países com pouca oferta de água, como os países árabes, onde se procura água no subsolo e só se acha petróleo, fazem grande uso de dessalinizadores.
Também nas regiões semi-áridas os dessalinizadores são importantes para o abastecimento de populações rurais e de pequenas aglomerações urbanas. Eles têm forte caráter social.
Isto porque quando a água é encontrada no semi-árido, em muitas situações ela se apresenta com algum grau de salinidade devido ao constante fenômeno da evaporação. É a chamada água salobre. Não dá para o uso humano. Então ela precisa ser potabilizada por meio da osmose reversa.
Como a água no semi-árido é pouca e as populações são difusas em pequenas comunidades, usam-se muito os dessalinizadores de pequeno porte. É o que vem ocorrendo no Nordeste desde 1983, quando a Bahia começou a instalar dessalinizadores no interior.


FMA – A água de poços não é normalmente pura?
Garrido – Depende da natureza da formação hidrogeológica. Os aqüíferos de formação sedimentar, que são os aqüíferos porosos, costumam oferecer água de boa qualidade e abundante. E, quanto mais profundo for a água bombeada, tanto mais purificada ela vai estar. Mas os aqüíferos cristalinos nem oferecem muita água tampouco esta é de boa qualidade.


FMA – Como é a água do subsolo do Nordeste?
Garrido – Vamos pegar o caso do Ceará, que tem um território com formação hidrogeológica majoritariamente cristalina.
Em uma pesquisa feita pela CPRM abrangendo 13 mil poços, apenas 2.200 se prestam ao abastecimento humano. Isso porque ou se situam razoavelmente próximos do ponto de utilização ou porque contêm água apropriada para o abastecimento humano.


FMA – E esse programa de instalação de dessalinizadores no semi-árido brasileiro está funcionando bem?
Garrido – Esse programa nasceu primeiro na Bahia, pelos idos de 1984, onde o governo começou a instalar dessalinizadores ao lado de poços que tinha água salobre, na região mais seca do Estado, próxima ao açude de Cocorobó. A Bahia chegou a instalar mais de 150 equipamentos em diversas comunidades rurais.
Treze anos mais tarde, em 1997, o Governo Federal deu partida, por meio de sua Secretaria de Recursos Hídricos, em um programa que tomou o nome de Água Boa, promovendo a instalação de dessalinizadores em todos os estados do semiárido. Foram mais de mil equipamentos. Esse programa atuou com base no envolvimento das sociedades locais. Mas foi justamente o pouco envolvimento dessas comunidades que comprometeu a operação dos dessalinizadores. Um problema que poderia ter sido evitado se fossem criados Comitês de bacia mais atuantes.


FMA – E como anda esse Programa Água Boa?
Garrido – Bem, o programa começou em 1997, mas mudou de nome quando o presidente Lula tomou posse, em 2003. Passou a se chamar Programa Água Doce.  (Ver Ponto de  Vista na pagina 21)
Em maio de 2003, foi inaugurado em Campina Grande-PB, pela ministra Marina Silva, o Laboratório de Referência em Dessalinização de Águas Salobres e Salinas, dando continuidade ao cronograma de trabalhos que vinha desde 1997.
Além do semi-árido brasileiro, foi instalado, no contexto do programa, um dessalinizador na ilha de Fernando de Noronha com capacidade de produção de 300 mil litros/hora. Adicionalmente, foi instalado um dessalinizador em Cabo Verde, como resultado de acordo bilateral.


Em Riacho de Sto. Antônio-PB, o dessalinizador produz 600 litros/hora de água e
cumpre importante função social. Houve diminuição do êxodo rural.


 


 


No município de Equador-RN, o sistema produz 500 litros/hora de água excelente isenta de bactérias, coliformes fecais e fungos. Até a vida das famílias mudou significantemente, havendo, inclusive, registros de redução do índice da mortalidade infantil.


 


FMA – Por coincidência duas ilhas?
Garrido – É verdade, mas quando o governo brasileiro decidiu implantar esses dois dessalinizadores, o ministro do Meio Ambiente era o deputado federal Sarney Filho (PV-MA).
Na época, Sarney Filho explicou que essas unidades desempenhariam importante papel em termos de efeito demonstrativo do método de dessalinização. Quanto ao desempenho propriamente dito do programa, o principal problema está na manutenção dos equipamentos, pois há um grande número de dessalinizadores sem funcionar.


FMA – Por quê?
Garrido – A verdade é que muitas prefeituras não mantêm programas adequados de operação dos equipamentos. Certamente, como já disse, o motivo é a falta de participação da sociedade local, que tem permitido a omissão do poder público municipal.
Aí está um desafio para a gestão dos recursos hídricos no semiárido. Um aspecto positivo do programa é a definição dos municípios escolhidos com base nos mais baixos Índices de Desenvolvimento Humano – IDH.


FMA – Qual a importância deste Laboratório de Referência em dessalinização?
Garrido – O LABDES ou Laboratório de Referência em Dessalinização de Águas Salobres e Salinas é importante não somente pelo trabalho já realizado até aqui, mas principalmente por apoiar tecnicamente os sistemas de dessalinização implantados no semiárido e nas demais regiões do Brasil. Seus técnicos e pesquisadores realizam análises bacteriológicas, desenvolvem pesquisa tecnológica e atuam no treinamento sobre como lidar com os rejeitos da dessalinização.
A importância é reconhecida também pelo fato de o Laboratório ser apoiado pelo CNPq e pelo Fundo Setorial de Recursos Hídricos, o CT-Hidro, ao mesmo tempo em que está localizado em um centro universitário de referência que é a Universidade Federal de Campina Grande, na Paraíba.


FMA – Vamos falar agora de custos. É caro fazer a dessalinização?
Garrido – Barato não é, mas o que vale é o custo benefício. Sem água não se vive. Em se tratando de um processo sofisticado e de alta tecnologia, os custos são altos. Mas se houver uma utilização permanente, o custo do metro cúbico de água não chega a surpreender, tornando a aplicação dos dessalinizadores perfeitamente exeqüível.


FMA – Mas, na ponta do lápis, quais são esses valores?
Garrido – Para um dessalinizador que produza 1500 litros por dia e opere 24 horas durante todo um ano, o custo pode ficar em cerca de R$3,00 por metro cúbico. Neste valor está incluído a amortização do equipamento e os gastos com sua operação e manutenção.
Equipamentos de porte maior, de cerca de 10.000 litros por dia e sob as mesmas condições de uso do anterior, pode podem fazer esse custo do metro cúbico cair para a metade. No caso de instalações industriais para atender aos diversos fins, os custos devem ser levantados com o projeto específico que se venha a implantar, o que depende da vazão de água salinizada disponível, que é a matéria prima, e da vazão de água doce, que é o produto final a ser produzido.
No caso do Programa Água Boa, cada dessalinizador custa em média R$15 mil e já existem mais de mil unidades instaladas, embora, como já mencionado, algumas centenas deles fora de funcionamento. As membranas utilizadas custam ao redor de R$1.700,00 cada uma.
FMA – Quando se dessaliniza a água, há rejeitos. O que é feito com eles?
Garrido – Esta é uma questão importante. Se o processo se der até uma certa distância do mar, o descarte pode ser feito no próprio mar, pois a salmoura rapidamente vai se diluir e o problema estará resolvido. Mas nos casos em que a distância para o mar seja grande a ponto de tornar inviável esse despejo, tem que se encontrar outras saídas.
Aí os rejeitos do processo de dessalinização podem ser empregados na piscicultura e na carcinocultura (cultura de camarão).
Com efeito, a salmoura resultante da dessalinização pode ser utilizada em tanques de criação de tilápias de água salgada e camarão. Uma outra saída é tentar recuperar os solos salinizados pelo rejeito por meio do plantio de espécies halófitas e forrageiras.
Tem, ainda, uma outra possibilidade, mas que depende muito da geografia, quando a região seca for vizinha de uma região úmida. Isso ocorre com algumas bacias do semiárido, como, por exemplo, na Bahia entre a parte oeste de seu semiárido e a região do Além-São-Francisco.
A proximidade das duas regiões oferece à região semiárida a existência de alguns rios caudalosos, onde a salmoura pode ser depositada, desde que se observem certos cuidados quanto às quantidades despejadas nos rios e sua acumulação em reservatórios de barragens que eventualmente existam a jusante. Tem regras de manejo para isso, como reservatórios a jusante do ponto de descarte.


Vantagens de cada método


FMA – Existem usos diferenciados que justifiquem uma melhor qualidade de água e, por isso, métodos mais sofisticados de dessalinização?
Garrido – Existem sim, pois a criatividade e a inventividade do homem tem feito aparecer processos produtivos cada vez mais exigentes em termos da qualidade da água que é utilizada.
Sem a preocupação de esgotar todos os campos de aplicação de água com elevado grau de purificação, podem ser citados o setor industrial de alimentos, de produtos farmacêuticos, as clínicas de hemodiálise, as fábricas de gelo, o processamento de películas fotográficas, a concentração de alguns produtos como o leite e sucos de fruta, a hidroponia, a aquacultura, o tratamento de efluentes de alguns tipos de indústrias como a de alimentos, as águas de caldeiras, o tratamento de metais, entre muitos outros.
Para o futuro, já se pensa que a dessalinização possa vir a ser feita por meio de sistemas que combinem o uso de membranas com processos térmicos. Por exemplo, a dessalinização de correntes de águas de refrigeração de processos industriais, normalmente quentes, pode alimentar a osmose reversa com a redução do consumo de energia.


FMA – Voltando às  vantagens e desvantagens que os diversos métodos têm. É possível traçar um paralelo entre a osmose reversa e a destilação?
Garrido – No caso da osmose reversa, a água de alimentação, a que vai ser dessalinizada, não precisa ser aquecida, fazendo com que os impactos térmicos sejam menores. Além disso, as plantas de osmose reversa consomem menos energia, ocupam espaços menores para a mesma quantidade de água tratada quando comparadas com as de destilação, além de terem problemas bem menores com a corrosão.
Adicionalmente, as plantas de osmose reversa recuperam água a uma taxa de aproveitamento mais elevada, de cerca de 45%, do que as destiladoras.
Já as plantas de destilação apresentam um elevado potencial para se promover a economia de escala.
Aliado a isso, as destiladoras podem continuar operando em parte enquanto fazem limpeza e manutenção, o que não sucede com as plantas que operam por osmose reversa. Mas se deve considerar que quando a operação de limpeza ou troca é das tubulações, mesmo as plantas de destilação devem interromper o funcionamento.


FMA – Certa vez visitei uma imensa usina de dessalinização em Trípoli, na Líbia, que parecia uma refinaria…
Garrido – Há, sim, grandes plantas de dessalinização pelo mundo afora. O Oriente Médio ostenta o primeiro lugar entre as regiões com refinarias de água. Existem quase oito mil dessas plantas operando em todo o mundo, quase cinco mil no Oriente Médio.
A maior de todas as plantas está na Arábia Saudita, produzindo cerca de 5,5 m3/seg, o suficiente para abastecer uma cidade de cerca de dois milhões de habitantes.
As três Américas, com destaque para as regiões da Flórida e do Caribe, produzem cerca de 12% da água dessalinizada em médias e grandes plantas, ou seja, um quinto do que se produz no Oriente Médio.
Um exemplo importante ocorre na ilha de Chipre. Lá a  água do oceano é dessalinizada e cumpre várias funções. Além de garantir o fornecimento para a população e para irrigação, a água dessalinizada abastece os lençóis freáticos. Reduzidos pelo uso intenso, depois de tratada, a água do oceano é bombeada para o subsolo.


FMA – Para terminar: qual a importância da dessalinização na gestão dos recursos hídricos?
Garrido – É mais um elemento importante na gestão do abastecimento de água. O fato é que a inteligência do homem é um farto manancial de criatividade em favor do seu próprio bem-estar. Os diversos métodos de depuração e de dessalinização são uma prova cabal dessa realidade.
As soluções de engenharia são muito ricas no campo dos recursos hídricos. Embora a dessalinização decorra de um determinismo da natureza, pois não teria sido o homem quem salgou a água, muitos outros tratamentos que se realizam são uma decorrência da utilização inadequada de nossos rios, lagos e aqüíferos. Nesse caso, o homem, que é quem polui a água, torna-se vítima reflexiva de sua própria ação, o que pode, deve e, sobretudo, tem que ser evitado.
O uso racional da água fará com que a potabilização passe a custar menos, fazendo sobrar uma massa de recursos financeiros para o aprimoramento das soluções de problemas mais complexos sobre cujas causas ele não detém o controle como, por exemplo, a dessalinização de águas que a natureza fez salobres ou salgadas.


GLOSSÁRIO


CELOFANE – Polímero derivado da celulose, apresentando-se sob a forma de uma película fina, transparente, maleável e resistente a esforços de tensão. É biodegradável e fácil de ser cortado.


FORRAGEIRAS – Planta ou grão que se presta à alimentação do gado, como gramíneas e leguminosas de diversos gêneros, como a leucena, o sorgo e outros.


HALÓFITAS – São forrageiras tolerantes à salinidade, constituindo vegetais que se caracterizam pela suculência.


JUSANTE – Ponto de um curso d’água situado mais abaixo. A noção é relativa, ou seja, quem estiver mais rio acima está mais a montante e quem se situar mais rio abaixo estará mais a jusante.


OSMOSE REVERSA – É um fenômeno pelo qual um líquido é pressionado em uma direção oposta à direção natural, comprimindo-o contra a superfície de uma membrana semipermeável. O fenômeno ocorre quando se aplica uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se a tendência natural. Neste caso, a água da solução salina passa para o lado da água pura, ficando retidos os ions dos sais nela dissolvidos.