{"id":18391,"date":"2018-01-04T17:41:29","date_gmt":"2018-01-04T17:41:29","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=18391"},"modified":"2022-11-10T16:02:40","modified_gmt":"2022-11-10T19:02:40","slug":"agua-sem-sal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/agua-sem-sal\/","title":{"rendered":"\u00c1gua sem sal"},"content":{"rendered":"

Pesquisa FAPESP em Dezembro 2017<\/p>\n

Grupo desenvolve novo sistema de dessaliniza\u00e7\u00e3o que usa carv\u00f5es ativados obtidos de pol\u00edmeros condutores<\/p>\n

Para extrair sal da \u00e1gua do mar ou \u00e1gua salobra de reservat\u00f3rios subterr\u00e2neos, a tecnologia mais utilizada atualmente \u00e9 a osmose reversa. O processo \u00e9 considerado de alto custo pelo material utilizado e pelo gasto com energia el\u00e9trica: uma bomba de alta press\u00e3o for\u00e7a a \u00e1gua a passar por uma membrana polim\u00e9rica, que ret\u00e9m os sais. Uma alternativa de dessaliniza\u00e7\u00e3o, com menor gasto de energia, \u00e9 o processo de deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva que utiliza carv\u00f5es ativados com poros nanom\u00e9tricos (1 nan\u00f4metro equivale a 1 mil\u00edmetro dividido por 1 milh\u00e3o) para retirada da salinidade da \u00e1gua. Carv\u00f5es com caracter\u00edsticas diferenciadas para essa aplica\u00e7\u00e3o foram desenvolvidos por pesquisadores do Departamento de Engenharia Qu\u00edmica da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar). \u201cEles s\u00e3o semelhantes aos usados em filtros de \u00e1gua comuns, mas com uma quantidade e tamanho de poros que proporcionam uma elevada \u00e1rea de reten\u00e7\u00e3o de \u00edons e mol\u00e9culas\u201d, explica o engenheiro qu\u00edmico Lu\u00eds Augusto Martins Ruotolo, professor da UFSCar.<\/p>\n

Os carv\u00f5es ativados podem ser feitos com diferentes materiais, como madeira, baga\u00e7o de cana, casca de coco e pol\u00edmeros. No invento da UFSCar, o carv\u00e3o foi preparado aquecendo-se um pol\u00edmero condutor de eletricidade, chamado de polianilina, a 800 graus Celsius (\u00b0C), em condi\u00e7\u00f5es adequadas para eliminar a mat\u00e9ria org\u00e2nica vol\u00e1til. O resultado foi um eletrodo rico em carbono. A inova\u00e7\u00e3o dos pesquisadores da UFSCar tornou os carv\u00f5es ativados mais eficientes e com melhor capacidade de reten\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas ou \u00edons na superf\u00edcie. Ruotolo e o doutorando Rafael Linzmeyer Zornitta, que s\u00e3o do Laborat\u00f3rio de Tecnologias Ambientais (Latea), inseriram dois desses eletrodos em uma c\u00e9lula eletroqu\u00edmica composta por placas de acr\u00edlico e borrachas de veda\u00e7\u00e3o. Eles ficaram posicionados em lados opostos dentro da c\u00e9lula (ver infogr\u00e1fico<\/a><\/em>) e separados por um canal onde escoa a \u00e1gua com sal (cloreto de s\u00f3dio) a ser dessalinizada.<\/p>\n

Para viabilizar a dessaliniza\u00e7\u00e3o, uma tens\u00e3o el\u00e9trica de 1,2 volt (V) foi aplicada na c\u00e9lula eletroqu\u00edmica. Essa tens\u00e3o \u00e9 menor do que a transmitida por uma pilha comum (AA), de 1,5 V. Assim, um dos eletrodos ficou polarizado com carga negativa e o outro com carga positiva. Com a entrada da \u00e1gua salobra na c\u00e9lula, passando entre os eletrodos, os \u00edons de s\u00f3dio (Na+), que tem carga positiva, s\u00e3o atra\u00eddos e retidos no eletrodo negativo, e o cloreto (Cl-) se desloca ao polo positivo. Quando os eletrodos se tornam saturados por esses elementos, basta inverter a polaridade e o material aderido ser\u00e1 repelido, podendo ser deslocado para fora da c\u00e9lula, em um processo de retrolavagem. Os pesquisadores pretendem, no futuro, construir um prot\u00f3tipo e oper\u00e1-lo com um painel de energia solar.<\/p>\n

Carv\u00f5es ativados que adsorvem sais j\u00e1 existem no mercado, mas n\u00e3o s\u00e3o adequados ao processo de deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva por possu\u00edrem pequenas \u00e1reas de reten\u00e7\u00e3o dos \u00edons de sal. Os carv\u00f5es desenvolvidos no Latea apresentam \u00e1reas para reter elementos qu\u00edmicos seis vezes maior que os carv\u00f5es de mercado. A inven\u00e7\u00e3o resultou em um pedido de patente depositada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) pela Ag\u00eancia de Inova\u00e7\u00e3o da UFSCar. A inova\u00e7\u00e3o abrange tamb\u00e9m outras possibilidades de uso desse material \u2013 como no tratamento de efluentes industriais e na extra\u00e7\u00e3o de outros sais da \u00e1gua. \u201cEm uma caldeira que gera vapor, por exemplo, a \u00e1gua tem que ser limpa o suficiente para que elementos como c\u00e1lcio, magn\u00e9sio e ferro n\u00e3o provoquem incrusta\u00e7\u00f5es nas tubula\u00e7\u00f5es\u201d, diz Ruotolo. Nesse estudo, ele conta com parcerias no Instituto Madrilenho de Estudos Avan\u00e7ados (IMDEA-Energ\u00eda) e na Universidade de M\u00e1laga, ambos na Espanha, e na Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.<\/p>\n

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\u00a9 DIMA\/FLICKR<\/p>\n

\"\"<\/p>\n<\/div>\n

Acima, equipamentos da usina que utiliza osmose reversa em Ashkelon, Israel: 392 mil m3<\/sup> de \u00e1gua processada por dia, quantidade que serve 1 milh\u00e3o de pessoas<\/p>\n<\/div>\n

Vantagens e desvantagens<\/strong>
\nPassada a primeira fase do projeto, o doutorando Rafael seguiu para o Instituto Leibniz de Novos Materiais, na Alemanha, onde integra uma equipe liderada pelo professor Volker Presser, que desenvolve tecnologia para deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva. Ele levou na bagagem carv\u00f5es ativados feitos de lignina de cana-de-a\u00e7\u00facar fornecida pelo Laborat\u00f3rio Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), de Campinas (SP). A lignina \u00e9 o componente do baga\u00e7o que sobra do processo da segunda gera\u00e7\u00e3o de fabrica\u00e7\u00e3o de etanol. Ela est\u00e1 sendo usada, na Alemanha, na produ\u00e7\u00e3o de carv\u00f5es ativados para estudos sobre a deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva. \u201cA perspectiva \u00e9 de que a segunda gera\u00e7\u00e3o avance no Brasil nos pr\u00f3ximos anos e sobrem grandes quantidades de lignina nas usinas\u201d, diz Ruotolo.<\/p>\n

A principal vantagem da deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva sobre a osmose reversa, que domina o mercado de dessaliniza\u00e7\u00e3o, \u00e9 o baixo custo de opera\u00e7\u00e3o, por utilizar press\u00f5es de \u00e1gua menores e requerer baixas voltagens. Mas a deioniza\u00e7\u00e3o n\u00e3o serve ainda para a dessaliniza\u00e7\u00e3o da \u00e1gua do mar. Essa tecnologia n\u00e3o comporta um volume de sal maior que 10 gramas (g) por litro (l) \u2013 a \u00e1gua do mar cont\u00e9m 35 g\/l. \u201cExiste hoje uma grande mobiliza\u00e7\u00e3o da comunidade cient\u00edfica na busca por novos materiais ou estrat\u00e9gias de opera\u00e7\u00e3o visando viabilizar a dessaliniza\u00e7\u00e3o por deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva da \u00e1gua do mar\u201d, comenta Ruotolo. Um processo ainda longo e dif\u00edcil de superar nesse momento porque na osmose reversa a extra\u00e7\u00e3o de sal \u00e9 t\u00e3o perfeita que a \u00e1gua sai na forma destilada. Para torn\u00e1-la pot\u00e1vel \u00e9 preciso acrescentar pequenas quantidades de sais minerais.<\/p>\n

Embora a tecnologia precise ser aperfei\u00e7oada, a deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva j\u00e1 \u00e9 utilizada comercialmente por uma empresa da Holanda, a Voltea, que tem como investidores a Unilever Ventures e um fundo brit\u00e2nico de investimento em tecnologias ambientais, o Environmental Technologies Fund. A empresa, desde 2009, vende sistemas de dessaliniza\u00e7\u00e3o, embora n\u00e3o apropriados para a \u00e1gua do mar. A tecnologia usada pela Voltea se baseia na aplica\u00e7\u00e3o de uma tens\u00e3o el\u00e9trica entre dois eletrodos de carbono poroso colocados em paralelo em uma c\u00e9lula. Os eletrodos de carbono s\u00e3o constru\u00eddos camada a camada, na forma de filmes finos com espessuras em micr\u00f4metros. Esses dispositivos s\u00e3o dimensionados e posicionados conforme o volume da \u00e1gua que se quer dessalinizar. A tecnologia da Voltea \u00e9 usada na dessaliniza\u00e7\u00e3o de \u00e1gua de torneira, para uso industrial e em irriga\u00e7\u00e3o na agricultura. A grande vantagem \u00e9 o baixo consumo de energia. Mesmo com limita\u00e7\u00f5es, a Voltea foi reconhecida como uma das 21 Tecnologias Pioneiras em 2013, no F\u00f3rum Econ\u00f4mico Mundial, e premiada no 2010 Global Water Summit.<\/p>\n

A amplia\u00e7\u00e3o das potencialidades de aplica\u00e7\u00e3o da deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva ainda demanda desenvolvimento tecnol\u00f3gico, mas pode ser uma quest\u00e3o de tempo. \u201cA aplica\u00e7\u00e3o comercial da osmose reversa teve in\u00edcio em 1965, mas somente nos anos 1980 come\u00e7ou a ser usada de forma extensiva na dessaliniza\u00e7\u00e3o. Foi um amadurecimento tecnol\u00f3gico, com novas solu\u00e7\u00f5es que foram aparecendo\u201d, diz o engenheiro qu\u00edmico Emilio Gabbrielli, italiano radicado no Brasil, que presidiu a Associa\u00e7\u00e3o Internacional de Dessaliniza\u00e7\u00e3o (IDA) at\u00e9 outubro deste ano. Atualmente \u00e9 diretor de Desenvolvimento de Neg\u00f3cios Global do Setor de \u00c1guas da Toray, empresa japonesa que fabrica filtros e membranas de osmose reversa, entre outros produtos. Ele conta que, como a deioniza\u00e7\u00e3o, existem outras tecnologias experimentais que, em alguns anos, poder\u00e3o substituir com custos mais baixos a osmose reversa.<\/p>\n

\"\"<\/a>Gabbrielli estima que a quantidade de \u00e1gua dessalinizada em todo o mundo \u00e9 de 100 milh\u00f5es de metros c\u00fabicos (1 m3<\/sup>\u00e9 igual a mil litros) por dia, o equivalente a 20 vezes a vaz\u00e3o m\u00e9dia do rio T\u00e2misa, que corta a cidade de Londres. Isso ocorre em cerca de 19 mil instala\u00e7\u00f5es de dessaliniza\u00e7\u00e3o. Hoje utilizam \u00e1gua dessalinizada entre 300 milh\u00f5es e 400 milh\u00f5es de pessoas, principalmente em pa\u00edses como Israel, Ar\u00e1bia Saudita, Cingapura, Austr\u00e1lia e Espanha. \u201cBusca-se cada vez mais o uso de energia renov\u00e1vel, como a solar e a e\u00f3lica, para mover os dessalinizadores, e pa\u00edses como Austr\u00e1lia e Ar\u00e1bia Saudita est\u00e3o na frente dessa op\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica.\u201d Em rela\u00e7\u00e3o ao pre\u00e7o desse processo, o ex-presidente da IDA diz que o m3<\/sup> de \u00e1gua dessalinizada custa entre US$ 0,60 e US$ 1,50 nas usinas de maior capacidade, dependendo da regi\u00e3o onde \u00e9 utilizada. Comparativamente, a \u00e1gua tratada ou transportada pelas companhias de abastecimento no Brasil custa entre R$ 0,10\/m3<\/sup> e R$ 0,20\/m3<\/sup>, mas em muitos casos, que envolve o transporte por rodovias, pode estar perto do custo da dessaliniza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Para Gabbrielli, a dessaliniza\u00e7\u00e3o ganhar\u00e1 import\u00e2ncia no pa\u00eds em um futuro pr\u00f3ximo porque existe a necessidade de maior volume de \u00e1gua para as popula\u00e7\u00f5es e se tornar\u00e1 importante em per\u00edodos de estiagem. O executivo prev\u00ea que um maior conhecimento das tecnologias e uma queda maior no pre\u00e7o dos dessalinizadores possam fazer as capitais brasileiras \u00e0 beira-mar adotar esse processo. \u201cMas a tecnologia de osmose reversa tamb\u00e9m se aplica ao re\u00faso de \u00e1gua. Imagino que dentro de 10 a 20 anos a \u00e1gua reusada servir\u00e1 at\u00e9 mesmo para abastecimento tradicional\u201d, diz o engenheiro qu\u00edmico.<\/p>\n

No Brasil, a maior experi\u00eancia de dessaliniza\u00e7\u00e3o acontece no sert\u00e3o nordestino com os programas governamentais \u00c1gua Boa (1998-2003) e \u00c1gua Doce (2003-2010), do Minist\u00e9rio do Meio Ambiente, que levaram dessalinizadores para comunidades isoladas do semi\u00e1rido. Nessa regi\u00e3o, a \u00e1gua subterr\u00e2nea \u00e9 salobra porque entra em contato com rochas cristalinas. Hoje, 3 mil dessalinizadores atendem a cerca de 200 mil pessoas.<\/p>\n

Os dois programas governamentais foram inicialmente coordenados pelo engenheiro qu\u00edmico Kepler Fran\u00e7a, professor do Laborat\u00f3rio de Refer\u00eancia em Dessaliniza\u00e7\u00e3o (Labdes) da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), na Para\u00edba. Ele tamb\u00e9m contribuiu para a implanta\u00e7\u00e3o de dessalinizadores no arquip\u00e9lago de Fernando de Noronha instalados em 1998. L\u00e1, o sistema instalado representa 40% do consumo das ilhas. O restante \u00e9 fornecido por \u00e1gua de chuva acondicionada em po\u00e7os e depois tratada.<\/p>\n

O pr\u00f3ximo grande centro brasileiro a contar com dessaliniza\u00e7\u00e3o da \u00e1gua do mar dever\u00e1 ser Fortaleza, no Cear\u00e1. A Companhia de \u00c1gua e Esgoto do Cear\u00e1 (Cagece) lan\u00e7ou, em agosto de 2017, um edital para escolher duas empresas que far\u00e3o os estudos da futura usina. Recentemente, foram selecionadas as empresas espanholas GS Inima e Acciona, que entregar\u00e3o o projeto em 150 dias. O empreendimento, que custar\u00e1 R$ 500 milh\u00f5es, est\u00e1 previsto para 2020 e ter\u00e1 a meta de suprir 12% da \u00e1gua pot\u00e1vel da Regi\u00e3o Metropolitana de Fortaleza.<\/p>\n

Projetos<\/strong>
\n1.<\/strong> Dessaliniza\u00e7\u00e3o por deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva: Desenvolvimento de novos eletrodos e otimiza\u00e7\u00e3o do processo (n\u00ba 15\/16107-4<\/a>); Modalidade<\/strong> Aux\u00edlio \u00e0 Pesquisa \u2013 Regular; Pesquisador respons\u00e1vel<\/strong> Lu\u00eds Augusto Martins Ruotolo (UFSCar); Investimento<\/strong>R$ 228.804,27.
\n2.<\/strong> Dessaliniza\u00e7\u00e3o por deioniza\u00e7\u00e3o capacitiva: Desenvolvimento de eletrodos e otimiza\u00e7\u00e3o do processo (n\u00ba 15\/26593-3<\/a>); Modalidade<\/strong> Bolsa de doutorado; Pesquisador respons\u00e1vel<\/strong> Lu\u00eds Augusto Martins Ruotolo (UFSCar); Bolsista<\/strong> Rafael Linzmeyer Zornitta; Investimento<\/strong> R$ 41.033,51; R$ 102.303,70 (Bolsa Est\u00e1gio de Pesquisa no Exterior).<\/p>\n

Artigo cient\u00edfico<\/em>
\nZORNITTA, R. L. e RUOTOLO, A. M. Simultaneous analysis of electrosorption capacity and kinetics for CDI desalination using different electrode configurations<\/a>. Chemical Engineering Journal<\/strong>. On-line. 11 set. 2017.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Pesquisa FAPESP em Dezembro 2017 Grupo desenvolve novo sistema de dessaliniza\u00e7\u00e3o que usa carv\u00f5es ativados obtidos de pol\u00edmeros condutores Para extrair sal da \u00e1gua do mar ou \u00e1gua salobra de…<\/p>\n","protected":false},"author":17,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[1163,1224],"tags":[],"class_list":["post-18391","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-clipping-cnpem","category-clipping-lnbr","category-1163","category-1224","description-off"],"acf":[],"yoast_head":"\n\u00c1gua sem sal - CNPEM<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/cnpem.br\/agua-sem-sal\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"en_US\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"\u00c1gua sem sal - 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