DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA

Purificação de água

Muito se tem falado sobre purificação de água. Freqüentemente vemos na mídia notícias sobre má qualidade da água potável fornecida à população; os jornais estão fartos de anúncios de equipamentos que alegadamente purificam água. Mas o que é mesmo purificação? Como partir de uma água impura e chegar a uma água própria para consumo humano?

Filtração: é um processo pelo qual retiramos partículas suspensas (não dissolvidas) no meio aquoso. O exemplo mais simples de filtração é o nosso ato diário de coar um café pela manhã: ao despejar o resultado da infusão do pó de café num coador, seja ele de pano, de papel ou mesmo metálico, simplesmente separamos o pó de café indesejável da bebida. Veja que se adoçarmos o café com açúcar não poderemos mais separar o mesmo com filtração, porque o açúcar dissolveu-se na água e portanto não é mais separável por filtração.

A filtração retira a matéria suspensa na água, qualquer que seja sua origem. Ao percorrer as tubulações desde a estação de tratamento d'água até a torneira do consumidor, a água arrasta consigo partículas de ferrugem das tubulações e outros materiais que não tenha sido retido no tratamento. Este material e mais a sujeira acumulada nas cisternas e caixas d'água podem ser retiradas por um filtro na casa do consumidor, havendo vários tipos: cerâmicos, celulose, seixos e outros, que trabalham adequadamente.

Adsorção: se as partículas presentes na água forem muito pequenas, então não poderão ser retidas pelos filtros, por menor que seja sua malha. Neste caso, recorre-se à adsorção, que consiste comumente no emprego de um "filtro" de carvão ativo, no qual ficam aderidos os micros partículas presentes na água. Por este processo, também empregado em residências, retira-se substâncias que conferem mau odor à água potável, como o excesso de cloro resultante do tratamento de água, e outras sustâncias indesejáveis. Periodicamente deve se trocar o elemento de carvão ativo, pois o mesmo fica saturado perdendo sua capacidade de retenção.

Esterilização: as bactérias e vírus porventura presentes na água não podem ser retirados por nenhum dos dois processos acima descritos. Para eliminação desses agentes nocivos, o processo mais usado em grande e pequena escala é a cloração, que consiste na adição de hipoclorito de sódio na água, promovendo assim a oxidação (destruição) de toda e qualquer matéria orgânica existente, viva ou não. Domesticamente, pode se efetuar também com bons resultados a fervura da água.

Como em escala doméstica tanto a fervura da água como a cloração com pequenas doses de hipoclorito é algo incômoda, pois têm que ser realizadas constantemente, alguns equipamentos se propõe a eliminar germes de uma maneira contínua. Para isso se utilizam da propriedade de certos metais como o ouro e a prata de serem germicidas. Este conhecimento é antigo, e não outra era a finalidade de alguns copos terem uma fímbria dourada. Talheres de prata eram também recomendados por suas propriedades bactericidas. Infelizmente o custo desses metais é proibitivo para a grande maioria da população. Os equipamentos hoje com características bactericidas usam sais ou óxidos de prata ou mesmo prata metálica na forma coloidal. Entretanto para que a eficiência deste processo seja total, é necessário que toda a água que passe pelo aparelho fique em contato com o metal durante algum tempo, o que nem sempre pode ser assegurado.

Hoje existem no mercado aparelhos de luz ultravioleta, a qual tem comprovadas propriedades bactericidas. Adequadamente utilizados, podem proporcionar a eliminação de até 99% dos germes presentes na água.

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.

Água destilada ou desmineralizada: certos processos industriais ou de laboratório exigem o emprego de água com teor muito baixo de sais dissolvidos, praticamente zero. Em pequena escala, a destilação fornece água com estas características. Modernamente, os processos de troca iônica também são largamente utilizados para a produção de água desmineralizada. Entretanto a osmose reversa vem sendo empregada cada vez mais para a produção de água desmineralizada e ultrapura.

Outros contaminantes: hoje é sabido que mesmo a água fornecida pelas empresas de saneamento pode não estar totalmente isenta da presença de certos contaminantes, tais como resíduos de pesticidas e resíduos industriais como metais pesados (chumbo, mercúrio, cádmio e outros). Estes resíduos podem adequadamente ser retirado da água por osmose reversa.

Temos portanto diversos processos de purificação de água, mas somente podemos retirar sais dissolvida através de destilação, troca iônica ou osmose reversa. Este último está cada vez mais acessível a empresas, organizações e indivíduos.

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.

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
Ciência Hoje/RJ