Dessalinização de água e os processos de destilação

A destilação é basicamente um processo de transferência de calor. O problema fundamental da Engenharia, nesse caso, é encontrar maneiras de transferir grandes quantidades de água, vapor e calor da forma mais econômica possível.

O processo conceitual básico de destilação é mostrado na figura abaixo.

Esquema conceitual de um processo convencional de destilação. Fonte: adaptado de USBR (2003). Retirado do livro Dessalinização de águas, publicado pela editora Oficina de Textos.

No processo de destilação, os sólidos dissolvidos e os sais não voláteis permanecem em solução, sendo a água vaporizada quando a solução salina é fervida. A água que se forma quando o vapor de água condensa em uma superfície mais fria é quase pura e fica praticamente livre dos sólidos dissolvidos, os quais permanecem no concentrado.

Ao analisar a acima, pode-se deduzir que é necessário um aporte de energia de 645 kWh para que um processo convencional de destilação possa produzir 1,0 m3/h de água dessalinizada.

Segundo a Aneel (2011), o custo médio, no Brasil, da energia elétrica para o setor industrial varia de região para região. Por exemplo, na região Sudeste era de aproximadamente R$ 0,25/kWh em outubro de 2010. Utilizando esse valor, o custo para produzir 1,00 m3 de água destilada por meio de processo convencional de destilação seria de R$ 161,25/m3 (US$ 80,63/m3), ou seja, aproximadamente R$ 0,16/L, apenas no que se refere ao custo de energia elétrica.

Ressalte-se que o custo de energia elétrica para consumo residencial em São Paulo, incluindo impostos (que são variáveis por faixas de consumo), era em média de R$ 0,44/kWh, de modo que, em pequena escala, o custo passava a ser de R$ 283,80/m3 (US$ 137,10/m3), ou cerca de R$ 0,28/L. Ou seja, em qualquer um dos casos, o custo era considerado excessivamente alto.

É claro que ninguém produz água por dessalinização a um custo tão alto. Portanto, mundialmente falando, por essas razões econômicas buscam-se processos que obtenham uma produção maior do que a anteriormente reportada, ou seja, busca-se um menor consumo de energia.

Três diferentes processos de destilação foram desenvolvidos com esse objetivo:

• processo DME = destilação por múltiplo efeito (em inglês, MED)
• processo MEF = destilação por multiestágio flash (em inglês, MSF)
• processo DCV = destilação por compressão de vapor (em inglês, VC)

Tudo a ver

 

Para saber mais detalhes de cada processo de destilação, fique ligado em nosso próximo lançamento: Dessalinização de águas.

O livro preenche uma importante lacuna na bibliografia brasileira sobre o tema, sendo uma referência completa para pesquisadores e profissionais da área, de especial interesse quando crises de escassez começam a ocorrer onde nunca antes imaginado.

Dessalinização de águas apresenta os diferentes processos de destilação, os materiais e tecnologias utilizados, e explica detalhadamente o processo de obtenção de água, desde os conceitos químicos e o pré-tratamento da água bruta até as considerações ambientais, a microbiologia sanitária e o pós-tratamento da água produzida.

O livro inclui ainda um estudo detalhado sobre o uso do vácuo na destilação térmica e relatos de caso reais com exemplos no Brasil e no exterior.

Menos óxido nitroso na atmosfera

Pesquisa investiga uso de substância para reduzir a emissão desse gás poluente pelo rebanho bovino no Brasil. Formado a partir da urina desses animais, o gás é um dos responsáveis pela intensificação do efeito estufa. 

 

Por: Thaís Scuissiatto Macedo

Publicado em 08/12/2014 | Atualizado em 08/12/2014

Gado bovino em área experimental da UFPR. Em contato com o solo, a urina dos animais libera óxido nitroso, um dos gases do efeito estufa. (foto: divulgação/ UFPR.

 

O efeito estufa é um fenômeno natural de grande importância, pois garante a vida na Terra ao mantê-la aquecida. Mas o aumento da emissão dos gases responsáveis por sua ocorrência (vapor de água, dióxido de carbono, metano e óxido nitroso, entre outros) causou um desequilíbrio energético na superfície do planeta, dando origem ao que se conhece como aquecimento global.

Embora o efeito estufa tenha se tornado bastante conhecido nos últimos tempos, pouca gente sabe que, além da queima de combustíveis fósseis, a criação de gado é um dos principais responsáveis pelo fenômeno.
Já se sabe que a flatulência, principalmente arrotos, de bois e ovelhas, eleva as emissões de gás metano (CH₄) na atmosfera. Na Nova Zelândia, cientistas calculam que ela seja responsável por 90% das emissões de CH₄ no país e mais da metade dos gases de efeito estufa.

Com um rebanho bovino estimado em mais de 200 milhões de cabeças, o Brasil é o principal emissor de óxido nitroso na América Latina e no Caribe.

 

Já a urina bovina gera óxido nitroso (N₂O), outro gás-estufa de grande poder poluidor. Por essa razão, buscam-se formas de minimizar seus danos ao meio ambiente. Com resultados promissores, uma delas está em curso no Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo da Universidade Federal do Paraná (UFPR).
A urina bovina é rica em ureia e, em contato com o solo, promove reações químicas que levam à liberação de N₂O. Ao ganhar a atmosfera, esse gás bloqueia a saída de raios solares do ambiente terrestre, acentuando o efeito estufa.

Com um rebanho bovino estimado em mais de 200 milhões de cabeças, o Brasil é o principal emissor de óxido nitroso na América Latina e no Caribe, sendo responsável por cerca de 40% das emissões na região.
Para tentar reduzir esse percentual, os pesquisadores da UFPR vêm testando o emprego de uma substância que impede a formação de N₂O. A dicianodiamida, mais conhecida como DCD, bloqueia as reações que levam à formação do gás poluente ao inibir o processo de nitrificação que age sobre o amônio liberado no solo via urina.

O estudo realizado na UFPR avalia o desempenho da dicianodiamida na redução de óxido nitroso na região subtropical do Brasil. (foto: divulgação/ UFPR)

No estudo, que ainda está em fase experimental, os pesquisadores aplicam urina de vaca em porções do solo e em seguida as pulverizam com DCD. Medições feitas diariamente apontam a quantidade de N₂O liberado no ambiente nessas condições. “O uso do inibidor diminui a emissão de óxido nitroso em até 20%”, conta a engenheira agrônoma Priscila Simon, responsável pelo projeto.

Uso na prática

O DCD já é utilizado para reduzir a emissão de óxido nitroso em outros países, mas sua eficiência no Brasil é questionada, devido principalmente às condições climáticas, que interferem no tempo de ação do produto no solo.

“Em regiões de clima temperado, a substância chega a reduzir as emissões em até 60%, como é o caso da Nova Zelândia”, explica Simon. Para melhor controle dos resultados no clima tropical e subtropical do Brasil, é preciso avaliar os fluxos de emissão durante as quatro estações do ano.

Além de minimizar a formação do gás, o inibidor ainda apresenta outra vantagem: impede a formação de nitrato no solo, composto responsável por poluir mananciais.

 

Para uso em larga escala nas fazendas, o DCD poderia ser pulverizado sobre os pastos. Além de minimizar a formação do gás, o inibidor ainda apresenta outra vantagem: impede a formação de nitrato no solo. Esse composto é responsável por poluir mananciais por causa de sua elevada capacidade de lixiviação no perfil do solo.

A pesquisadora lembra que ainda é preciso conhecer melhor a viabilidade econômica do uso comercial da substância. Se o percentual de redução da emissão do gás, que agora é de 20%, aumentar, talvez o uso comercial seja viável.

“Mas o estudo de viabilidade econômica não é o objetivo da pesquisa”, afirma Simon. “O trabalho realizado por nossa equipe concentra-se em avaliar a redução da emissão de óxido nitroso na área subtropical brasileira.”

O estudo coordenado pela equipe de Simon foi premiado em outubro último, durante a 1ª Conferência sobre Gases de Efeito Estufa em Sistemas Agropecuários da América Latina, que reuniu 80 participantes de 15 países em Osorno, no Chile.

Thaís Scuissiatto Macedo
Especial para a CH On-line/ PR