A dessalinização da água (também chamada de dessalinização ou dessalinização ) é um processo que fornece a água doce ( potável ou raramente devido ao custo, utilizável para irrigação ) de água salobra ou salgada ( água do mar em particular).
Muito geralmente, é mais fácil e econômico encontrar fontes de água doce para serem tratadas (águas superficiais, como lagos e rios, ou subterrâneas), do que dessalinizar a água do mar. No entanto, em muitas regiões do mundo, fontes de água doce a água é inexistente ou torna-se insuficiente para o crescimento populacional ou para a produção industrial.
Por outro lado, muitas vezes é lucrativo combinar a produção de água doce com outra atividade (em particular a produção de energia , porque o vapor disponível na saída das turbinas, e perdido em uma planta convencional, é reutilizável em uma planta . denominada estação de dessalinização térmica ou que funciona segundo o princípio da evaporação).
A água do mar tem uma salinidade em torno de 35 g / L , com variações regionais significativas ( 42 g / L no Golfo Pérsico). Para separar o sal, leva-se, do ponto de vista puramente teórico e sem perda de energia (dessalinização isentrópica), cerca de 0,56 kWh / m 3 .
Os sistemas de dessalinização são caracterizados por sua eficiência e nível de sal residual ( salmoura ).
Em todo o mundo, produzimos diariamente 95 milhões de metros cúbicos de água doce em 2018, rejeitando 141,5 milhões de m 3 por dia de salmoura, cujo impacto nas áreas de descarga preocupou especialistas científicos da ONU .
Os sistemas de dessalinização são caracterizados por sua eficiência e nível de sal residual ( salmoura ).
Os sistemas utilizados são:
Uma classe importante de usinas termelétricas está associada às usinas de dessalinização; Geralmente são encontrados em países áridos com grande reserva de gás natural. Nessas fábricas, a produção de água potável e eletricidade são coprodutos igualmente importantes.
Em qualquer caso, a dessalinização produz salmoura que deve ser eliminada, o que não é um problema à beira-mar onde a corrente é forte, mas pode ser no interior e em algumas áreas ecossistemas como lagoas , baías, lagoas, manguezais.
Em todo o mundo, 95 milhões de metros cúbicos de água doce são produzidos todos os dias por dessalinização em 2018.
A dessalinização da água do mar é uma questão importante para o futuro das regiões áridas . Por um custo de produção que pode cair para cerca de US $ 0,5 por metro cúbico para projetos recentes (por osmose reversa e todos os encargos incluídos: custo operacional, amortização da instalação, lucro do operador, etc.), é possível resolver os problemas de falta de água potável em muitos países. No caso de uso para consumo humano, a dessalinização de água do mar é uma técnica que agora é confiável e menos cara do que a técnica conhecida como reciclagem de águas residuais. Chega mesmo a ser rentável em países desenvolvidos que geralmente não têm falta de água, em determinadas situações (por exemplo, ilhas turísticas).
Como resultado, esta atividade está crescendo fortemente. A capacidade instalada a cada ano aumenta em média mais de 10% ao ano. As chamadas técnicas térmicas (por evaporação) ainda eram a principal técnica utilizada há poucos anos, mas a osmose reversa , devido à maior confiabilidade e seu baixo consumo elétrico (4 a 5 kWh / m 3 ), permite custos muito baixos, o que dá a ela uma participação de mercado de 84% em 2019.
Em 2015, 2 quilowatts-hora são suficientes para produzir um metro cúbico de água doce, em comparação com 12 kWh há quarenta anos. Segundo Jean-Louis Chaussade , Diretor-Superintendente da Suez, “em quinze anos, o custo da dessalinização foi dividido por dez e podemos reduzir ainda mais a conta de energia dessa técnica” .
Projetos faraônicos foram propostos para dessalinizar água, para as necessidades da agricultura , em particular com usinas nucleares , .
A água dessalinizada era muito cara para a maioria das safras em 2005; era acessível apenas para safras de alto rendimento, especialmente quando os investimentos são subsidiados. Como a água salobra é menos salgada do que a água do mar, ela é preferível à última.
Outro caminho para a dessalinização menos dispendiosa é dessalinizar o gelo marinho ; de fato, a salinidade do gelo marinho está entre 0,4% e 0,8%, bem abaixo da da água do mar, que está entre 2,8% e 3,1%; sua dessalinização requer muito menos energia. Uma empresa chinesa, Beijing Huahaideyuan Technology Co. Ltd., em breve começará a produzir grandes quantidades de água doce por dessalinização do gelo marinho, graças a um acordo de transferência de tecnologia assinado com a Universidade de Pequim em janeiro de 2014; espera-se que a empresa seja capaz de produzir pelo menos um bilhão de metros cúbicos de água doce por ano até 2023; o custo da dessalinização deve cair para 4 yuans por tonelada (0,48 € / tonelada).
As fontes de água não convencionais de dessalinização e reutilização de água , para países com recursos de água doce limitados, ajudam a diminuir a lacuna entre a captação de água doce e o abastecimento sustentável, mas na abordagem de " conexão de água-energia " também contribuem para aumentar a demanda de energia no setor de água . Embora a dessalinização e o reuso de água respondam por menos de 1% das necessidades globais de água, esses processos respondem por quase um quarto do consumo total de energia no setor de água. Em 2040, as duas fontes deverão responder por 4% do abastecimento de água, mas 60% do consumo de energia do setor hídrico. Espera-se que a capacidade de dessalinização aumente significativamente no Oriente Médio e, em 2040, a dessalinização deve representar mais de 10% do consumo total de energia final no Oriente Médio.
Um estudo israelense realizado pela Universidade Bar-Ilan , fundo de seguro saúde Clalit e hospital Tel Hashomer em 2018, concluiu que "os residentes de áreas que consomem água dessalinizada correm seis vezes mais risco. Problemas cardíacos e, em particular, de morrer de ataque ”Do que aqueles em áreas que não consomem água dessalinizada. A razão é que, ao contrário da água subterrânea, a água dessalinizada é desprovida de magnésio.
As descargas de salmoura, muitas vezes carregadas de poluentes tóxicos, são estimadas em cerca de 141,5 Mm 3 / dia . Um relatório publicado na revista Science of the total environment no início de 2019 por especialistas da ONU alertou a opinião pública para esse problema, diante do desenvolvimento de tecnologias de dessalinização com grandes volumes de descargas. Muito dependentes desse modo de abastecimento, Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos, Kuwait e Catar produzem 32% do total de água dessalinizada graças aos recursos petrolíferos, mas também 55% da salmoura. Nesta região árida do globo, a dessalinização da água, retirada maciçamente do mar, é realizada por aquecimento, processo que produz quatro vezes mais salmoura por m 3 de água dessalinizada do que tecnologias mais avançadas, como a filtração por membrana, amplamente utilizado nos Estados Unidos. 80% dessas descargas são feitas dentro de 10 km da costa e se acumulam no fundo do mar, causando aumento da salinização das águas e dos ecossistemas marinhos e o desaparecimento do oxigênio dissolvido que tornam a vida difícil, senão impossível, para sua flora e fauna.
Muitas regiões e países com poucos ou nenhum recurso de água doce e localizados em áreas costeiras dependem total ou parcialmente dessas tecnologias para sua água potável .
A produção das 15.900 usinas de dessalinização operacionais em 2018 totalizaria 95 Mm 3 (milhões de metros cúbicos) de água doce por dia, em 177 países diferentes; 62,3% dessa água seria destinada ao uso humano, 30,2% à indústria e o restante à agricultura e energia.
Fonte | Número de unidades | Capacidades (%) |
Médio Oriente | 4826 | 45,3% |
Ásia-Pacífico | 3505 | 17,5% |
América do Norte | 2341 | 11,3% |
Europa Ocidental | 2337 | 8,8% |
Outro | 2864 | 12,4% |
Fonte de dados: Nações Unidas. |
Em 2008, 13.869 usinas de dessalinização foram construídas em todo o mundo, posicionadas principalmente ao redor do Mediterrâneo, ao redor do Golfo Pérsico e da Península Arábica, nas costas da Índia, Sul dos Estados Unidos, China, Austrália e Japão, para uma abstração total de 52 milhões de m³ por dia. A Península Arábica (dessalinização por destilação) responde por mais de um terço das retiradas, 13% vão para os Estados Unidos e 8% para a Espanha.
A Arábia Saudita (o maior produtor do mundo, planta Jubail ), a UAE (14% da produção mundial, 2 e lugar atrás da Arábia Saudita , planta Jebel Ali, a maior do mundo, com uma capacidade de cerca de 900.000 m 3 / dia , Planta de Fujairah , osmose reversa fornece 20% de sua produção), etc. têm recursos significativos de combustível fóssil. Em 2015, no Catar 99% da água consumida veio de dessalinização.
Enquanto a Arábia Saudita usa principalmente o processo de vaporização, outros países desenvolveram ainda mais a osmose reversa:
A Argélia tem 21 usinas de dessalinização em 2019 distribuídas ao longo de 14 wilayas costeiras, fornecendo 17% da água consumida no país e alimentando 6 milhões de pessoas; duas outras fábricas estão em preparação. O país planeja aumentar o número de usinas de dessalinização para 43. A maior usina de dessalinização de água do mar do mundo, usando o método de osmose reversa, foi inaugurada em 10 de novembro de 2014 em El-Magtaâ na wilaya de Oran ; com capacidade de 268.000 m 3 / dia planejada para fevereiro de 2015, chegará a 500.000 m 3 / dia em 2017. Em março de 2021, após repetidos problemas de funcionamento, parece que a planta nunca conseguiu atingir a produção máxima anunciada. A usina foi construída pelo grupo de Cingapura Hyflux em nome da Algerian Energy Company (AEC), uma subsidiária da Sonatrach .
A empresa pública Saline Water Conversion Corporation (SWCC), criada em 1974 pelo governo da Arábia Saudita, produz 4.600.000 m 3 / dia graças às suas 28 usinas de dessalinização, ou 69% da produção do reino, que ela própria chega a garantir 22% do mundo produção de água por dessalinização em 2015.
Após o comissionamento em junho de 2018 da usina Barka 4, a maior usina de dessalinização de água do mar no Sultanato de Omã (281.000 m 3 / dia ), 14 usinas de dessalinização estão operacionais ou em construção no Sultanato e os editais serão lançados em 2019 para três fábricas de 600.000 m 3 / dia no total.
Os Estados Unidos estão em segundo lugar atrás do Oriente Médio na filtragem de água salobra. Uma usina de dessalinização de água do mar foi construída em 1993 em Tampa Bay , Flórida , para lidar com a escassez de água. Uma planta de osmose reversa de 200.000 m 3 / dia está em construção em Carlsbad, ao norte de San Diego , Califórnia , para fornecer 7% das necessidades do condado a partir de 2016, a um custo de $ 1,1 / m³ (80 c € / m³) contra 0,60 $ / m³ (43 c € / m³) para água do Colorado; 17 projetos de usinas de dessalinização estão em andamento ao longo da costa da Califórnia.
Em setembro de 2016, a Suez conquistou o contrato de construção e operação por 37 anos de uma planta de dessalinização em Playas de Rosarito , no estado da Baja California ; sua capacidade deve chegar a 190.000 m 3 de água potável por dia em 2020, depois, ao final de uma segunda fase de obras, a 380.000 m 3 em 2024, o que a tornará a maior dessalinizadora de água do mar das Américas.
Na Europa, a maior usina de dessalinização está localizada na Espanha, em El Prat de Llobregat , perto de Barcelona. Foi inaugurado em agosto de 2009. Produz 60 milhões de metros cúbicos por ano. Contribui para o abastecimento de água potável a quase 4,5 milhões de pessoas.
Em Malta , em 2017, dos 33.250.732 m 3 de água potável distribuídos, 18.890.081 m 3 foram produzidos por dessalinização em quatro estações de tratamento, o que constitui 57% da produção de água potável de Malta. A dessalinização é realizada em quatro fábricas pela técnica de osmose reversa. O consumo de energia é estimado em 4,76 kWh / m 3 (em 2016, 4,85 kWh / m 3. O custo de produção oscila entre 0,3 e 0,7 euro / m 3 .
Alguns departamentos e territórios franceses ultramarinos , como Mayotte, têm pequenas usinas de dessalinização.
Após a criação em 2007 de uma poderosa Autoridade de Água , Israel embarcou em um grande programa para construir cinco usinas de dessalinização por osmose reversa que devem fornecer 70% até o final de 2015. consumo doméstico em Israel, que ao mesmo tempo foi reduzido em 20% em uma década. Israel tornou-se assim o líder mundial em dessalinização, com metade do consumo doméstico, agrícola e industrial já coberto, em maio de 2015, por água produzida artificialmente (dessalinização e reciclagem).
Israel : fábricas em Ashkelon , Palmachim, Hadera, Sorek e, em seguida, Ashdod no final de 2015; em 2016, espera-se que 75% da água potável de Israel venha da dessalinização de água do mar, de acordo com a empresa pública de água Mekorot, ante 30% em 2010. Sorek, a maior usina mundial de dessalinização de água do mar, produz 20%; produziu 624.000 m 3 / dia desde 2013;
A planta em Ashkelon , Israel, produz 320.000 m 3 / dia , ou, para um consumo estimado de 250 litros per capita por dia, a água potável precisa de mais de um milhão de pessoas. Este país persegue o objetivo de aumentar a quantidade de água potável produzida por dessalinização em 25% ao ano, ou 57 milhões de metros cúbicos adicionais, a fim de ultrapassar a marca de 300 milhões de m 3 de água potável dessalinizada. .
Em 2019, um relatório do Ministério de Energia de Israel descobriu que a fábrica de Sorek havia manipulado os níveis de cloreto antes de as amostras serem coletadas e que os funcionários da fábrica de Palmachim falsificaram relatórios. Durante 18 meses, essas duas fábricas localizadas ao sul de Tel Aviv , na costa do Mediterrâneo, “enganaram o governo”. A planta da Sorek, a maior do país e uma das maiores do mundo a operar sistema de osmose reversa , deixou níveis de cloro quatro vezes superiores ao especificado no contrato de franquia para economizar o equivalente a 10 milhões de euros.
Em 2019, cerca de 585 milhões de metros cúbicos de água dessalinizada por ano são produzidos por cinco fábricas no país, o que representa cerca de 80% da água potável do país.
Israel planeja construir uma nova fábrica perto de Sorek, que produzirá 200 milhões de metros cúbicos de água doce por ano e deverá atender a um quarto das necessidades do país. É apontada como “a maior empresa do gênero no mundo. "
A história da dessalinização no Kuwait remonta a 1951, quando a primeira usina de destilação foi colocada em operação. Em 2001, a capacidade de dessalinização era de 1,65 milhão de m 3 / d , dos quais 1,47 milhão de m 3 / d foram fornecidos por destilação flash multi-estágio ( destilação flash multi-estágio (en) - MSF) e 0,17 milhão de m 3 / d por osmose reversa .
Membranas do tipo Turing : estruturas de Turing aparecem em escala nanométrica quando desequilíbrios nas taxas de difusão tornam um sistema estável ou quase estacionário sensível a distúrbios muito fracos e heterogêneos, durante certas reações químicas, por exemplo, quando um inibidor de movimento rápido controla o movimento de um ativador mais lento. Em 2018, Tan et al. propôs um novo tipo de membrana de poliamida , construída por polimerização interfacial (modo de polimerização onde ocorrem reações na interface óleo-água); a adição de álcool polivinílico à fase aquosa diminuiu a difusão do monômero, gerando membranas mais complexas (com mais saliências, vazios e ilhas); Ao controlar as condições de reação na interface, foi possível criar experimentalmente "membranas com estrutura em bolha ou tubo" altamente permeáveis à água, mas não ao sal. Todas as membranas disponíveis no mercado.
Esta é uma das novas aplicações possíveis das estruturas de Turing, das quais outras aplicações em química e biologia são esperadas.