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Mineração de salmoura: alternativa para subsidiar a produção de água dessalinizada

Resumo

Mineração de salmoura – Cases de sucesso na Arábia Saudita mostram como a mineração da salmoura, antes considerada um rejeito da dessalinização, pode se tornar uma oportunidade de negócio rentável e viabilizar os custos para produção de água potável a partir da água do mar.

Introdução

Imagine, por um momento, que a água potável seja o subproduto da extração mineral para obtenção de elementos como potássio, magnésio, rubídio, bromo e lítio. Em um cenário de insegurança hídrica, pense como seria oportuno subsidiar todos os custos para a produção de água tratada a partir da dessalinização da água do mar e ainda alcançar lucro com a atividade de mineração. Bem, o Brine Mining (mineração de salmoura) pode tornar isso realidade.

A ideia parece ser tirada de uma fantasia alquimista, mas já é realidade no Reino da Arábia Saudita. É o que propõe o Instituto de Pesquisa e Tecnologia de Dessalinização (DTRI), constituído em 1987, como parte da Saline Water Conversion Corporation (SWCC), uma instituição do governo saudita encarregada da dessalinização da água do mar para abastecer várias regiões do país. A SWCC é a maior empresa de dessalinização do mundo com capacidade instalada de 5,9 milhões de metros cúbicos por dia, distribuídos em 33 plantas.

A água do mar tem uma composição média de 4,5% de sais, que incluem cloreto, sódio, magnésio, cálcio, potássio e outros minerais. A salmoura das plantas de dessalinização costuma ter uma concentração de 7%, algo que normalmente é considerado um resíduo, mas que para os pesquisadores é uma fonte de riqueza. Segundo os cientistas do SWCC, se esse concentrado for trazido de 7% para 25%, com pureza de 99,7%, torna-se viável a coleta de minerais como o bromo, amplamente utilizado na indústria de hidrocarbonetos.

De fato, o Brine Mining não é apenas uma oportunidade de despejar menos salmoura no mar, mas também possibilita substituir a extração terrestre de compostos como o magnésio, que têm um custo ambiental insustentável. Ahmed Al Amoudi, diretor geral do DTRI, explica que a chave da questão está na separação de íons monovalentes e divalentes por nanofiltração em um processo chamado de Concentração Dual de Salmoura.

Segundo Nikolay Voutchkov, especialista sênior do DTRI, a tecnologia consiste em remover cálcio e magnésio a níveis razoáveis usando a nanofiltração, em seguida tratar o permeado com osmose reversa convencional para obter uma salmoura composta principalmente de cloreto de sódio e outros minerais que são removidos no processo de dessalinização da água do mar.

Este sistema está sendo instalado em uma planta de um milhão de metros cúbicos por dia projetada na cidade de Jubail, na Arábia Saudita, onde o concentrado será utilizado para produzir cloreto de sódio e bromo para abastecer a indústria de cloro-álcalis.

Mineração de salmoura

Este gráfico mostra o processo que irá acoplar a usina de dessalinização Jubail à extração de sal comercial e bromo de alta pureza. Nele, pode-se perceber que o processos-chave, como sistema de concentração de salmoura, cristalização de sal e a produção de bromo, já foram testadas.

A gama de sais e minerais que podem ser extraídos da água do mar é ampla e varia do ouro ao sal comum, mas sua viabilidade depende das concentrações e do preço do composto no mercado. O sódio possui alta concentração em água salgada e é demandado pela indústria química e farmacêutica; enquanto o bromo tem uma concentração menor, contudo um preço mais alto no mercado, o que coloca ambos os compostos do lado do economicamente viável para serem extraídos. O rubídio também se posiciona como um composto interessante com a expectativa de ser usado para gerar energia.

Brine Mining e Dessalinização: dólar a dólar

No exemplo citado, a tecnologia que entrará em operação permitirá tirar salmoura de uma planta dessalinizadora de cem mil metros cúbicos por dia e produzir de 1 a 1,2 milhão de toneladas por ano de cloreto de sódio de alta pureza, que custa 65 dólares por tonelada (preço médio) e significa uma receita de 65 milhões de dólares por ano. O custo de produção seria em torno de 40 dólares por tonelada, deixando um lucro bruto de 25 milhões de dólares por ano.
Enquanto isso, uma planta com essas dimensões dessaliniza água a um custo de 0,60 dólares por metro cúbico, o que somaria 22 milhões de dólares por ano.

Portanto, a venda dos minerais obtidos da salmoura pode resultar em custo zero da água dessalinizada e até mesmo lucro.

“Com este projeto (Jubail) podemos fazer com que a água dessalinizada, a mais cara do mundo, tenha custo zero ou subsidiá-la integralmente com os lucros da salmoura produzida pela planta. É por isso que fazemos Brine Mining”, enfatiza Nikolay Voutchkov.

A produção de dois milhões de toneladas de cloreto de sódio e 3.800 toneladas de bromo será destinada à demanda local. Esta planta de produção mineral entrará em fase de licitação ainda neste ano e, em seguida, começa o período de construção, estimado em 36 meses e com previsão de início da operação em 2025.

Para Juan Miguel Pinto, engenheiro e presidente da Associação Latino-Americana de Dessalinização e Reúso de Água (ALADYR), é importante observar novas perspectivas e soluções que possam acelerar o desenvolvimento do setor de dessalinização. “A possibilidade de termos subprodutos retáveis dos processos de dessalinização da água é real, precisamos estudar essas tecnologias e aplica-las em contextos que potencializem a expansão do mercado de dessalinização e que, principalmente, possam servir como um incentivo financeiro para fomentar alternativas que garantam a segurança hídrica”, destaca o engenheiro.

Magnésio

Christopher Fellows, especialista sênior do DTRI, explicou que o potencial de extração mineral usando como fonte o rejeito da nanofiltração também pode ser empregado para a obtenção de magnésio, composto que na década de 1940 era obtido a partir da água do mar através do processo DOW e que, a partir dos anos 90, esse método foi substituído pela extração terrestre, o que demanda mais energia e é mais poluente.

“Estamos trabalhando em um processo mais sustentável para produzir magnésio metálico – para aplicações automotivas, aeronáuticas e eletrônicas – com um projeto de baixo consumo de energia e impacto químico usando o fluxo do rejeito da nanofiltração. Outro mercado interessante é o dos sais de sulfato de magnésio, muito utilizados na fabricação de fertilizantes”, assegurou o especialista.

Fellows chama atenção para o potencial da extração de sais de potássio para atender a demanda interna do Reino da Arábia Saudita, também utilizado como fertilizante e que atualmente é importado em sua totalidade da Jordânia.

Outra linha de pesquisa desenvolvida por Seungwon Ihm, especialista sênior do DTRI em membranas, trata da obtenção de magnésio derivado da salmoura para ser usado na remineralização da água potável das usinas de dessalinização. Segundo o especialista, o processo conhecido como Nanofiltração Multiestágio com Diluição entre etapas (NF-Mg) aguarda patente enquanto sua integração está prevista para a Fase 4 da Planta de Dessalinização Shoaiba, que tem capacidade de 400 mil metros cúbicos por dia. É assim que a SWCC produzirá água com 17 a 21 partes por milhão de magnésio nos próximos meses sem nenhum impacto adverso na planta existente.

Ihm explica que a usina de magnésio é uma pequena adição a uma dessalinizadora existente e que o custo de implementação é de cerca de 3 a 4% do custo de capital da planta de dessalinização. “Por que não adicionar esses 3% ou 4% para produzir uma água com teor de magnésio de cerca de 20 ppm para auxiliar a saúde e a agricultura?” questiona.

A um custo de 20 milhões de dólares, o projeto poderá auxiliar cerca de 25% da população da Arábia Saudita que sofre de diabetes através da aplicação do magnésio na água potável distribuída através das redes de abastecimento, o composto reduz o nível de glicose e a resistência à insulina.
Energia Limpa

O DTRI está atualmente trabalhando junto ao Oak Ridge National Laboratory, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, para desenvolver um reator de energia de fusão a frio que funcione com o rubídio extraído da salmoura, o que permitiria produzir de 1,5 a 2 vezes a energia necessária para operar a planta. Seria uma energia limpa, sem resíduos radioativos, o que significaria uma revolução no mercado. O Dr. Ahmed Al Amoudi espera que esta tecnologia produza energia nos próximos dois anos.

Quer saber mais sobre Brine Mining? Confira o Webinar promovido pela Associação Latino-Americana de Dessalinização e Reúso de Água (ALADYR) e disponível, na íntegra, no canal da associação no Youtube.

Autor: Ascom ALADYR