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Monitoramento da eficiência de um destilador solar

Resumo

A medida que a problemática da escassez hídrica se agrava, torna-se imprescindível a busca por origens, meios e tecnologias alternativas que permitam corresponder à procura crescente deste recurso. Para que a água salgada ou salobra possa ser utilizada como origem de água para produção de água potável, é necessário recorrer a um processo que permita a remoção da excessiva concentração de sais nela presente, isto é, a uma tecnologia de dessalinização. A dessalinização é um processo que converte água salobra em águas de boa qualidade. A escassez de água de boa qualidade tem forçado o uso dessa prática em regiões áridas e semiáridas e nos países que fazem limite com mares ou lagos com águas salinas. O sistema de dessalinização é formado basicamente por um tanque com uma cobertura transparente, que permite a entrada da radiação solar com o consequente aumento da temperatura da água salobra que está contida em uma bandeja com o fundo pintado de preto. A longa exposição ao sol faz com que a água evapore e condense na superfície interior da cobertura. O condensado escorre pela cobertura e é recolhido lateralmente por uma calha existente que conduz a água destilada. O objetivo deste trabalho é o uso de um sistema de dessalinização de água utilizando energia solar, para a potabilização de águas salgadas e salobras do semiárido nordestino. Ao final do trabalho, observou-se a real eficácia do processo de dessalinização de águas salobras e salgadas, que é muito comum na região Nordeste. Fazendo um comparativo entre as formas de operação do dessalinizador para cada tipo de amostra apresentada, pudemos observar que a capacidade do mesmo em remover componentes indesejáveis ocorre de maneira satisfatória e diante do esperado, trazendo inúmeros benefícios como a preservação ambiental e da energia elétrica, englobando conscientização ambiental e consequente economiza financeira, tudo isso garantindo a obtenção da água própria para consumo humano a partir de uma maneira sustentável e de baixo custo.

Introdução

A escassez hídrica no planeta, e principalmente no Brasil, tem sido uma pauta cada vez mais recorrente. Mesmo recebendo uma abundante pluviometria e sendo considerado um dos países mais ricos em água doce do planeta, as cidades enfrentam crises de abastecimento, das quais não escapam nem mesmo as localizadas na Região Norte, onde estão perto de 80% das descargas de água dos rios do Brasil (REBOUÇAS, 2003).

Aqui também se encontra o maior rio do mundo, o rio amazonas, e parte do maior reservatório de água subterrânea do planeta, o Sistema Aquífero Guarani. No entanto essa água está mal distribuída. 70% das águas doces do Brasil estão na Amazônia, onde vivem apenas 7% da população. Essa distribuição deixa apenas 3% de água para o Nordeste (LOPES, 2004).

Em busca de soluções para essa escassez, as águas subterrâneas têm sido mais exploradas pelo homem, todavia, as águas comumente encontradas são impróprias para o consumo devido os seus altos índices de sais dissolvidos. Esta característica em algumas regiões é função dos tipos de rochas encontradas, na região semiárida do Nordeste, há grande predominância de rochas cristalinas, as outras apresentam baixos valores de porosidade e de permeabilidade primárias, condicionando uma circulação lenta dos fluidos e consequentemente maior tempo de permanência das águas percoladas nos aquíferos, acarretando numa maior salinização das mesmas (SOUZA, 2006).

A medida que a problemática da escassez hídrica se agrava, torna-se imprescindível a busca por origens, meios e tecnologias alternativas que permitam corresponder à procura crescente deste recurso. Para que a água salgada ou salobra possa ser utilizada como origem de água para produção de água potável, é necessário recorrer a um processo que permita a remoção da excessiva concentração de sais nela presente, isto é, a uma tecnologia de dessalinização (ARAÚJO, et al., 2013).

A dessalinização é um processo que converte água salobra em águas de boa qualidade, e vem sendo praticada há mais de 50 anos. A escassez de água de boa qualidade tem forçado o uso dessa prática em regiões áridas e semiáridas e nos países que fazem limite com mares ou lagos com águas salinas (ARUNKUMAR, et al., 2012).

Os processos térmicos de dessalinização são eficientes, porém necessitam de uma demanda muito grande de energia e pessoal técnico qualificado para operação das unidades. Os processos de separação por membranas são energeticamente econômicos, práticos e produzem uma água de boa qualidade, porém como acontece nos processos térmicos, precisam de mão de obra qualificada para serem operadas, e além do mais muitas das membranas são importadas. Em contrapartida a estes, os processos térmicos ou de separação por membranas para dessalinização, surgem os processos de dessalinização através da energia solar, que possuem tecnologia simples, baixo custo energético, de baixa manutenção e que não requerem mão de obra qualificada (SOARES et al., 2006).

O uso da energia solar para tratamento de águas surge como uma alternativa interessante, já que utiliza uma fonte de energia gratuita, abundante e não poluente. Uma das maneiras de tratar águas com energia solar é através do destilador solar, um processo que imita, em pequena escala, o ciclo natural da água. Esse método é bastante eficaz na remoção de certos contaminantes, especialmente os sais. Os destiladores solares não precisam de qualquer outra fonte de energia para o seu funcionamento. A diferença entre as temperaturas de ebulição / fusão das impurezas e a água pura leva a evaporação e a purificação da água. Assim, a dessalinização solar é baseada na evaporação de água, recolha e condensação do vapor (ABAD et al, 2013).

Outro fator preponderante para a instalação de sistemas de dessalinização solar no Nordeste é grande oferta de energia solar, MALUF (2005) mostra que o Nordeste ocupa a quarta posição na lista dos lugares de maior insolação do planeta e é dono de 80% da potência instalada de energia solar do Brasil. Devido a fatores como a proximidade com o equador e o céu limpo, sem nuvens, o semiárido nordestino conta com mais de 3.000 horas anuais de brilho do Sol. É energia suficiente para iluminar escolas, residências rurais, bombas solares de irrigação, e claro, alimentar os dessalinizadores solares para suprir as comunidades de água de boa qualidade nos locais onde está qualidade não exista.

O sistema de dessalinização é formado basicamente por um tanque com uma cobertura transparente, que permite a entrada da radiação solar com o consequente aumento da temperatura da água salobra que está contida em uma bandeja com o fundo pintado de preto. A longa exposição ao sol faz com que a água evapore e condense na superfície interior da cobertura. O condensado escorre pela cobertura e é recolhido lateralmente por uma calha existente que conduz a água destilada.

Neste sentido, foi implementado neste projeto um sistema de dessalinização térmica via energia solar, que procura imitar a circulação natural da água. Com isso buscamos promover o levantamento da real eficiência deste processo, acompanhando e monitorando a qualidade da água obtida pelo dessalinizador solar para que assim possamos oferecer ao mundo mais uma maneira aprimorada para a obtenção de água própria para consumo humano e estando atentos nas possibilidades de gerarmos maneiras economicamente viáveis para sua implementação.

Autores: Geralda Gilvânia Cavalcante de Lima; Carlos Antônio Pereira de Lima; Petra Rucielle Medeiros Marinho; Keila Machado de Medeiros e Fernando Fernandes Vieira.

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