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Potabilização de água salobra por meio de um dessalinizador solar portátil com refletores de radiação integrados

Resumo

Um dessalinizador solar portátil com refletores de radiação integrados foi utilizado com o intuito de obter uma água tratada conforme os padrões de potabilidade para o consumo humano. Este trabalho teve como objetivo analisar o desempenho térmico do dessalinizador solar para produção de água dessalinizada e a qualidade físico-química da água antes e após o processo de dessalinização. A água salobra foi coletada no poço no Sítio Poço de Pedra, no município de Juazeirinho – PB. Foi observado uma produção máxima de água potável de 2730,8 mL m-2 dia-1 para um índice de radiação solar média de 660,42 W m-2. Os resultados obtidos das análises físico-químicas das águas salobra e dessalinizada apresentaram reduções no teor de cloreto de 99,72%, o sódio de 99,88% e nos sólidos totais dis-solvidos de 99,73% após o processo de dessalinização, atingindo valores de acordo com os padrões de potabilidade exigidos pela Portaria do Ministério da Saúde vigente no país.

Introdução

As tecnologias de dessalinização de água assistida por energia renovável estão se tornando atraentes como uma solução para crise da escassez de água doce. O crescimento populacional, o desenvolvimento industrial e agrícola juntamente a poluição e contaminação das águas, as quais são descartadas se não houverem tratamento adequado, resultaram no aumento da taxa de consumo de água (MOLLAHOSSEINI et al., 2019).

O fornecimento de água potável é o maior desafio das comu-nidades rurais da região semiárida do Brasil (OLIVEIRA et al., 2017) que são caracterizadas pela disponibilidade limitada e irregular de recursos hídricos (MARINHO et al.,2012). A perfu-ração de poços é uma alternativa para suprir a escassez de água, no entanto a água encontrada nos poços geralmente é salobra ou salina devido à formação da rocha cristalina na maior parte do semiárido brasileiro, correspondendo cerca de 80% do território (SILVA e SHARQAWY, 2020).

De maneira a solucionar esta problemática, sucessivas tecnologias de dessalinização têm sido utilizadas para a potabilização de águas salinas e salobras, tais como: osmose inversa, eletrodiálise, destilação multiestágio, destilação multiefeito, destilação solar, etc.

A dessalinização é uma técnica que consiste em tratar a água

salobra e ou salina, na qual remove os sais, tornando a água adequada/própria para irrigação ou abastecimento. Além disso, os processos de dessalinização por osmose inversa, eletrodiálise, destilação multiestágio e destilação multiefeito implicam em um dos maiores gasto de energia elétrica e/ou térmica na área de tratamento de água e, portanto, regiões que dispõem de pequena capacidade de energia têm uma considerável dificuldade para implantar essas operações (FONSECA et al., 2020).

Em contrapartida, as zonas descentralizadas, com pouca infraestrutura e carentes de água potável, como o semiárido nordestino, geralmente possuem elevada incidência de radiação solar. Essas características aparentam sugerir como alternativa a aplicação de processos de dessalinização por energia solar, pois demonstram condições apropriadas para a implantação desses métodos alternativos que são barreiras para os tradicionais (CAMPOS et al., 2019).

A dessalinização via energia solar evidencia ser uma técnica promissora para os problemas de escassez de água doce em comunidades isoladas, pois apresentam maior sustentabilidade a essa operação, por utilizar uma energia limpa e renovável para a potabilização da água, sendo assim uma solução composta tanto para a carência de água potável, quanto para os problemas energéticos e ambientais igualmente enfrentados.

Atualmente, os dessalinizadores solares de bandeja plana são equipamentos convenientes para a produção de água potável por sua fácil fabricação, além de ter baixo custo comparado a outros dessalinizadores solares. No entanto, esse dessalinizador solar apresenta um rendimento menor do que outros tipos de dessalinizadores solares. Por esta razão, pesquisadores buscam aumentar a eficiência e o desempenho desse tipo de dispositivo. Uma das modificações em sua configuração consiste na substituição da bandeja plana por uma bandeja subdividida em patamares, que é característica do dessalinizador cascata (BOUZAID et al., 2019).

O dessalinizador solar tipo cascata possui duas qualidades significativas para aumentar a eficiência e produção de água dessalinizada, sendo a estrutura inclinada com bandeja escalonada e um único canal de condensado para obter a água dessalinizada (ARUNKUMAR et al., 2019). De acordo Bouzaid et al. (2019), os dessalinizadores solares escalonados ainda com defletores têm maior produtividade em comparação aos dessalinizadores tipo bandeja, porque a placa absorvedora é feita em várias etapas, oferecendo profundidade mínima de água salobra.

Os dessalinizadores solares integrados a refletores são um dos mais eficientes para um bom comportamento térmico na produção de água dessalinizada. Os refletores externos ou internos são modificações de baixo custo para aumentar a incidência de irradiação solar para o revestimento da bandeja e a água, proporcionando maior produtividade de água dessalinizada (OMARA; KABEEL e ABDULLAH, 2017).

Segundo Omara et al. (2016), a produtividade da água de dessalizadores solares com espelhos refletores aumenta em cerca de 145% em relação aos modelos convencionais. Estahbanati et al. (2016) relataram que a instalação de refletores em todas as paredes laterais do dessalinizador, em comparação com um dessalinizador sem refletores, pode aumentar a produção de água dessalinizada no período de inverno, verão e ano inteiro em 65%, 22% e 34%, respectivamente.

Neste contexto, o presente trabalho buscou analisar o desempenho térmico de um dessalinizador solar portátil do tipo ondular com refletores de radiação integrados para a produção de água dessalinizada e que atenda os padrões vigentes de potabilidade para o consumo humano.

Autores: Adriano Oliveira da Silva; Yohanna Jamilla Vilar de Brito; Vanessa Rosales Bezerra; Geralda Gilvânia Cavalcante de Lima; Keila Machado de Medeiros e Carlos Antônio Pereira de Lima.