Enfrentando a realidade da escassez de água
A economia de água em ambientes industriais agora deve ser vista pela sustentabilidade e não pela redução de custos.
A água é um composto essencial à manutenção da vida na Terra. Da mesma forma, na indústria manufatureira, a água é essencial para as operações comerciais. Ela é muito procurada devido às suas propriedades únicas:
- Alto calor específico — dá à água a capacidade de transferir grandes quantidades de calor
- Fácil transporte — A viscosidade da água facilita o manuseio e o bombeamento
- Não se decompõe
- “Abundante, facilmente disponível e barato” — Três quartos da superfície da Terra são cobertos por água
Na última década, com o aumento da população e da complexidade mundial, a narrativa de que a água é abundante e inesgotável se provou falsa. Da década de 1930 até hoje, o consumo médio diário de água por pessoa nas áreas rurais dos Estados Unidos aumentou quase 100 vezes. Além disso, com a COVID-19, a maior conscientização e a necessidade de uma boa higiene aumentaram a demanda e o comportamento de consumo de água. Essa ampla mudança é ótima para a saúde humana, mas não tanto para o abastecimento de água.
Da mesma forma, nos setores de energia e manufatura, à medida que a necessidade e a demanda globais por produtos manufaturados aumentam, também aumenta a necessidade de mais água nas fábricas para sustentar o aumento da produção. Embora o aumento da produção seja frequentemente bem-vindo e positivo para as empresas, o impacto da maior demanda por água está se tornando mais desafiador. O Global Water Institute projeta que a demanda global por água até 2030 ultrapassará a oferta em 40%. Se nada for feito para melhorar a gestão desse problema, isso aumentará a quantidade de regiões com escassez hídrica e afetará 52% da população mundial até 2050.
Desafio da indústria
Como mencionado anteriormente, a água é essencial para os processos de produção, mas por si só não gera receita para as empresas de manufatura. Portanto, problemas relacionados à água só recebem atenção quando afetam a confiabilidade dos equipamentos ou causam paradas na produção. Além disso, embora a demanda por água tenha aumentado tremendamente ao longo dos anos, ela ainda é vista como uma commodity e relativamente barata. Nos EUA, o custo médio de 1.000 galões de água é de apenas US$ 6,00, tornando muito difícil justificar qualquer projeto de economia de água. Mesmo quando há retorno sobre o investimento, os projetos de água raramente têm chance de competir por investimentos de capital com projetos de processos com rendimento muito maior. Além da água não gerar receita e de seu baixo custo, quando é reciclada em fábricas, a concentração de contaminantes presentes na água tende a aumentar a cada ciclo. O aumento do nível de contaminantes pode impactar a integridade dos equipamentos de diversas maneiras e, em alguns casos, pode afetar a qualidade do produto final, o que pode levar a enormes custos de manutenção e perda de lucros. É fácil perceber como a combinação dos fatores acima apresenta um incentivo muito baixo para a otimização do uso da água em uma indústria voltada para o lucro.
Comece mudando a mentalidade
Uma possível solução para esse problema é mudar a mentalidade de enxergar a água como um custo operacional e transformá-la em um recurso escasso, essencial tanto para a vida quanto para a produção. Para uma fábrica típica, a água representa menos de 1% do custo total de operação, mas se uma fábrica ficar sem água, o custo real da água é inferior a 1% do custo total?
Fazendo mais com tecnologia e dados inteligentes
Após décadas de coleta de dados brutos, agora podemos aproveitar a tecnologia para criar dados inteligentes, permitindo insights acionáveis a partir de dados em tempo real em campo. Uma área de aplicação é com torres de resfriamento de recirculação aberta. Essas unidades reduzem a temperatura da água de resfriamento por evaporação sobre um meio de enchimento. Um desafio com essas unidades é que, à medida que o calor é rejeitado na forma de vapor d’água, a água restante se torna mais concentrada em sólidos dissolvidos. A concentração de sólidos dissolvidos na água de resfriamento representa riscos de confiabilidade (incrustação e corrosão) para os equipamentos, especialmente trocadores de calor, e, portanto, deve ser gerenciada adequadamente. Os riscos são frequentemente gerenciados mantendo a condutividade da água abaixo de certos limites.
A redução da condutividade da água é realizada por meio de um processo manual chamado “drowdown”, que consiste essencialmente na purga da água concentrada e na reposição com água clarificada do rio. À medida que a rejeição de calor varia, também variam a taxa de evaporação e a concentração de água no sistema. Outros fatores, como mudanças sazonais, impactam a qualidade da água, que também afeta a taxa de concentração. Portanto, o processo manual de “drowdown” é muito ineficiente no gerenciamento do uso da água, visto que a taxa de concentração varia. Ao instalar um monitor de condutividade e uma válvula de purga automatizada, a água só será purgada quando a taxa de concentração exceder um ponto de ajuste. Essa ação corretiva em tempo real, utilizando dados e tecnologia, pode economizar milhões de galões anualmente.
Ao explorar a validade deste conceito, implementei a purga automática em uma pequena torre de resfriamento de recirculação aberta em uma planta petroquímica no Golfo do México. A válvula automatizada foi instalada no coletor de retorno de água para a torre de resfriamento e recebeu sinais de relé com base em leituras de condutividade online. Após a implementação, a purga da água de resfriamento foi limitada apenas quando a condutividade ultrapassava 1800 mmhos, aumentando assim a eficiência do uso da água sem comprometer a confiabilidade do equipamento.
Melhorias operacionais economizam milhões de galões de água
Essa simples melhoria operacional se traduziu em uma economia de 16,4 milhões de galões por ano em água doce. Para colocar isso em perspectiva, em uma região com escassez hídrica como a África, onde o consumo médio diário das famílias é de 5 galões, a economia de água dessa pequena torre de resfriamento poderia ajudar a atender à demanda de água de 9.000 famílias todos os anos. Essa é a narrativa e a mudança de mentalidade necessárias no setor para impulsionar a conclusão de projetos semelhantes de economia de água. Do ponto de vista da economia de custos, uma economia de 16,4 milhões de galões de água representa apenas menos de US$ 50.000 em redução de custos, o que dificilmente impactará as grandes instalações industriais. A economia de custos desses projetos de água deve ser vista como a cereja do bolo e não como o fator determinante para o financiamento de iniciativas de projetos semelhantes.
Não é mais segredo que o mundo enfrenta um problema de escassez de água. Portanto, as indústrias de energia e manufatura precisam mudar a velha ideologia de que a água é abundante e “barata”. Além disso, a abordagem para a economia de água deve agora ser vista sob a ótica da sustentabilidade, e não da redução de custos. Isso é especialmente importante à medida que a população mundial cresce e o consumo de energia e de produtos manufaturados continua a aumentar.
Fonte: Water Techonoly
