dessalinização: o nosso guia essencial para a dessalinização e a crise global da água

dessalinização: extinguir a crescente sede em todo o mundo

com mais de 20.000 plantas agora contraídas em todo o mundo, dessalinização está permitindo que os países forneçam segurança da água para as gerações futuras em meio a crescentes preocupações climáticas. Ao converter água salina, o processo pode oferecer água doce em áreas com falta de água subterrânea natural, ou abastecimento de água superficial. Juntamente com a reutilização da água, a dessalinização pode oferecer soluções para a escassez de água e, em alguns países, fornece mais de 90% do abastecimento total de água. O rápido avanço na reutilização da água, em particular a reutilização direta e indireta de águas residuais municipais, utiliza a tecnologia de membrana de dessalinização. Quais são os processos e tecnologias envolvidos na dessalinização? Qual é a diferença entre tratamento térmico MED e MSF? Quais são os prós e contras da dessalinização? Nosso guia essencial mergulha mais profundamente na dessalinização e nos processos que ela inclui.

o que é dessalinização?

dessalinização refere-se a um processo que envolve a remoção do sal da água para torná-lo potável. A dessalinização envolve o tratamento de água salgada ou salobra com o objetivo de criar água doce. Para tal, as instalações de dessalinização envolvem múltiplas tecnologias, desde o pré-tratamento até às bombas e membranas.

de acordo com o novo Manual de segurança da água da Associação Internacional de dessalinização (IDA), a capacidade global instalada de dessalinização situa-se em 97.4 milhões de metros cúbicos por dia (m3/dia), enquanto o total global cumulativa de potência contratada é 104.7 milhões de m3/d.

em 30 de junho de 2018, mais de 20.000 plantas de dessalinização haviam sido contratados em todo o mundo. De acordo com a Associação Internacional da água (IWA), a dessalinização ainda fornece apenas um por cento da água potável do mundo, mas isso está crescendo “ano após ano”.A notícia a favor da dessalinização é que os oceanos do mundo contêm mais de 97,2 por cento dos recursos hídricos do planeta, é “à prova de seca e é praticamente ilimitado”.

o processo de dessalinização pode concentrar-se em água salobra ou água do mar. Para a água salobra, a água tem um teor de sal inferior a 10,000 mg/L. Enquanto isso, a água do mar tem um teor de salinidade superior, na faixa de 30,000 a 44,000 mg/L.

, bem como salobra e água do mar, outras fontes podem incluir poços, superfície (rios e córregos), águas residuais e de alimentação industrial e águas de processo, de acordo com a Associação Americana de tecnologia de membrana (AMTA).

cerca de 44 por cento da capacidade global total de dessalinização está localizada no Oriente Médio e na América do Norte, com crescimento esperado na taxa de sete a nove por cento por ano. A IWA disse que os “pontos quentes” esperados para a atividade de dessalinização acelerada incluem na Ásia, Estados Unidos e América Latina.

o mercado da dessalinização industrial é igualmente importante de referir. Entre 2016-2017, só este mercado cresceu 21%, segundo a IDA. O petróleo a montante e a jusante & a actividade de gás também representou uma parte substancial da capacidade industrial contratada em 2017.

a mineração também viu mais de 200.000 m3 / dia de nova capacidade contraída apenas no primeiro semestre de 2018. A microeletrônica é outra indústria sedenta que está levando a novas oportunidades para tecnologias de dessalinização, com capacidade contratada mais do que duplicando entre 2016-2017.

quais são os processos de dessalinização?

existem dois tipos principais de processos de dessalinização: membrana [osmose reversa (RO) e nanofiltração (NF) e térmica, que inclui destilação de múltiplos efeitos (MED), destilação flash em várias fases (MSF) e compressão mecânica de vapor (MVC). Outras tecnologias e processos incluem eletrodiálise( ED), osmose avançada (FO) e cristalização membranosa (MD).A dessalinização à base de membranas continua a proporcionar a grande maioria da capacidade instalada de dessalinização. Para colocar isso em perspectiva, em 2017, A tecnologia de membrana representou 95,6 por cento da capacidade contratada anual, enquanto os processos térmicos representam apenas 4,4 por cento.

dessalinização - grafo de osmose

  • a dessalinização de membrana
  • de acordo com a AMTA: a Osmose Reversa (RO) e a nanofiltração (NF) são os principais processos de membrana movidos pela pressão. As configurações de membrana incluem a ferida espiral, fibra oca e folha com espiral sendo a mais amplamente utilizada. As membranas contemporâneas incluem principalmente materiais poliméricos com acetato de celulose ainda usado em muito menor grau. Um exemplo notável é a membrana composta de película fina (TFC), que inclui a poliamida como uma camada ativa. Dependendo da salinidade da água de alimentação, as pressões operacionais para a RO e NF estão na faixa de 50 a 1000 PSIG (3,4 a 68 bar, 345 a 6896 kPa). A RO de água do mar requer energia elétrica de 3,0 a 3,5 kWhr / m3.

  • destilação com múltiplos efeitos (MED)
  • um processo térmico de baixa temperatura, MED obtém água doce recuperando o vapor da água do mar fervente numa sequência de vasos, conhecidos como os múltiplos “efeitos”. O vapor fervido em um recipiente pode então ser usado para aquecer o próximo, como o ponto de ebulição da água diminui ao mesmo tempo que a pressão diminui. Como resultado, de acordo com Sidem, apenas o primeiro navio requer uma fonte externa de calor. Resumindo: do primeiro ao último recipiente, a pressão e a temperatura diminuem de quente para frio. O processo MED requer entrada de calor e energia elétrica de 0,9 a 1,5 kWhr / m3.

  • a destilação flash multi-estágio (MSF)
  • em uso comercial desde a década de 1950, como MED, multi-estágio flash (MSF) envolve uma série de etapas. Água do mar ou salmoura reciclada que flui dentro dos tubos é aquecida por vapor exausto de turbinas em trocador de calor, chamado Aquecedor de salmoura. Esta água do mar aquecida flui através do aquecedor de salmoura para os estágios do evaporador, cada um operando a uma temperatura e pressão mais baixas. Como resultado, a salmoura é intermitente gerando vapor de água, que condensa nos tubos e é recolhida em cada fase como produto destilado. O vapor de água condensante pré-aquece a salmoura da água do mar que flui nos tubos e recupera o calor. Nas fases de recuperação do calor, as últimas fases do MSF, a queda da salmoura e o destilado são arrefecidos, e o calor restante é rejeitado na secção de rejeição do calor do MSF. O processo MSF requer uma entrada de calor e energia elétrica de 3,5 a 4 5 kWhr / m3.

  • compressão mecânica do vapor (MVC)
  • no processo MVC, a água do mar entra na unidade pré-aquecedor onde troca energia térmica com efluentes de água concentrados e produtos. A água do mar pré-aquecida é pulverizada sobre pacotes de tubagem de troca de calor, que estão a uma temperatura mais elevada do que a água do mar. Aqui, a água do mar evapora parcialmente. Os vapores de água são comprimidos usando um compressor mecânico, e eles são bombeados dentro do tubo de troca de calor. O vapor comprimido condensa dentro do tubo, liberando energia que é transferida para a água do mar pulverizada sobre o tubo e causa sua evaporação.

  • Electrodiálise (ED)
  • Electrodiálise (ED) e Electrodiálise Reversão (EDR) os processos são acionados por corrente direta (DC) em que o fluxo de íons através de íon-seletivo de membranas para eletrodos de carga oposta, de acordo com AMTA. Isto é o oposto em comparação com a água em processos movidos a pressão, como descrito acima. Em sistemas EDR, a polaridade dos eletrodos é revertida periodicamente. A transferência iónica (perm-selectiva) anião e membranas catiónicas separam os iões na água de alimentação. Estes sistemas são utilizados principalmente em águas com sólidos dissolvidos totais Baixos (TDS).

  • Encaminhar Osmose inversa (FO)
  • Comparado RO, onde a água salgada é empurrado através de uma membrana, em vez disso, o atacante osmose inversa (FO) utiliza a pressão osmótica gerada a partir de um sal natural de gradiente de concentração como a força motriz através de uma membrana. Para este trabalho, há a água de alimentação – muitas vezes água do mar-de um lado e membrana e, em seguida, uma solução de tracção do outro lado. AMTA disse que isso significa que sem aplicar qualquer pressão externa, a água da solução de alimentação irá naturalmente migrar através da membrana para a solução de tracção. A solução diluída é então processada para separar o produto da solução de tracção reutilizável.

Dessalinização de custos

O custo da dessalinização pode ser dividida nas seguintes elementos: custo fixo (37 por cento), de trabalho (4%), membrana de substituição (5 por cento), manutenção e peças (7%), materiais de consumo(3%) e energia elétrica (44 por cento).

a dessalinização tem sido historicamente percebida como uma opção mais cara em comparação com o tratamento tradicional de águas superficiais ou subterrâneas, com preços de aproximadamente US$1 por metro cúbico (us$/m3). No entanto, um dos últimos avanços na dessalinização foi a melhoria do custo global, incluindo as despesas operacionais (OPEX), bem como das despesas de capital iniciais (CAPEX). Nos últimos 20 anos, esta redução foi reduzida em 80% em resultado dos progressos tecnológicos e dos equipamentos.

muito recentemente, concursos de projectos em Abu Dhabi, Arábia Saudita e Israel viram o preço cair abaixo de $0,50/m3 pela primeira vez. “Depois de uma década em que o preço subiu como resultado de altos custos de materiais e maiores custos de energia, esta é uma boa notícia. Na verdade, esperamos que 2019 seja o melhor ano de sempre no mercado de dessalinização”, disse Christopher Gasson, editor da GWI.

com dessalinização de água do mar em $ 0,40 / m3, o custo está se aproximando da reutilização indireta potável, com preços na faixa $0,30-$0,40.

no manual de segurança da água do IDA, existem múltiplos factores em jogo que explicam o facto de o custo da dessalinização ter atingido recentemente um nível historicamente baixo. Isto inclui a “optimização eficiente em termos de custos do processo de construção”, seguindo a experiência dos contratantes após anos de construção de projectos de grande escala. Este facto, associado a novos modelos contratuais e financeiros, juntamente com taxas de juro mais baixas no sector financeiro, contribui para “fazer baixar as tarifas”.

além disso, a redução do custo dos componentes das instalações de dessalinização devido à baixa dos preços do petróleo também está a ajudar a fazer baixar o preço.

“além disso, a economia de energia tem sido realizada através de avanços em membranas que exigem menos pressão de entrada, dispositivos de recuperação de eficiência energética, e maiores trens de osmose reversa com bombas e motores maiores capazes de maiores eficiências”, acrescentou Carlos Cosín, IDA e CEO da Almar Water Solutions.

quais são as maiores plantas de dessalinização do mundo? Conforme relatado por Eventos Globais da Aquatech, o projeto Rabigh 3 recentemente concedido na Arábia Saudita foi considerado uma das maiores plantas do mundo, com uma capacidade de 600.000 m3/dia. No entanto, existem plantas de dessalinização muito maiores em operação em todo o mundo. Abaixo está uma lista de cinco dos maiores projetos do mundo.

  1. Ras Al Khair, Arábia Saudita: 1,036,000 m3 / dia
  2. vulgarmente considerado como o peso pesado da dessalinização do mundo, o massive Ras Al-Khair é um projeto híbrido que usa ambas as tecnologias thermal multi stage flash (MSF) e reverse Osmosis (RO). Localizado a 75 km noroeste da Jubail e servindo Riyadh, o local também tem um componente substancial de geração de energia, com uma capacidade de 2,400 MW. O principal contratante para a construção de usinas foi Doosan e seu parceiro de consórcio Saudi Archirodon, com Poyry atuando como consultor para o projeto.

  3. Taweelah, UAE – 909,200 m3/dia
  4. a Emirates Water and Electricity Company e ACWA Power, assinaram o Acordo de compra de água, para a maior usina de dessalinização reversa de água do mar do mundo a ser construída em Taweelah Power and Water Complex, 50 km ao norte de Abu Dhabi. A ACWA Power, com o principal desenvolvedor do projeto e um acionista de 40%, confirmou o encerramento financeiro bem sucedido da maior usina SWRO do mundo, a um custo de US$847 milhões, tem a tarifa de água dessalinada 49.05 centavos/m3. A construção do projeto teve início em maio de 2019, com conclusão prevista para outubro de 2022. Espera-se que a planta entregue 909,200 metros cúbicos de água por dia. Uma vez concluído, espera-se que o desenvolvimento de energia e água de Taweelah aumente a proporção de água dessalinizada produzida pelo Emirado de 13% hoje para 30% em 2022.

  5. Shuaiba 3, Arábia saudita – 880,000 m3/dia
  6. Um consórcio envolvendo a Siemens da Alemanha para a usina e a Doosan térmica usina de dessalinização foram selecionados por ACWA Power para fornecer projeto de engenharia, aprovisionamento e construção da planta. Uma expansão para a usina foi concluída e uma expansão está na fase final de construção com um total adicional de 400.000 m3/dia de capacidade de RO, de acordo com a ACWA Power. Quando concluído, Shuaiba eventualmente superará Ras Al Khair como a maior usina de dessalinização operacional com capacidade total de 1.282.000 m3/dia.Sorek, Israel-624.000 m3 / dia

    Sorek poderia ser considerada a Usina de membrana pesada do mundo em operação com uma enorme capacidade de 624.000 m3/dia. Localizado a 15 km ao sul de Tel Aviv, em Israel, e desenvolvido pela IDE Technologies, o projeto foi e continua a ser único no uso de membranas de osmose reversa de 16 polegadas, mas em uma formação vertical. Um outro desenvolvimento-Sorek 2-IDE Technologies e Bank Leumi ganharam o concurso de PPP do governo israelense para construir e operar a Usina de dessalinização de água Sorek 2. A IDE ganhou agora quatro dos cinco concursos para a exploração de instalações de dessalinização em Israel. A oferta, com um preço sem precedentes de USD 0,41 Por metro cúbico de água, exige a produção anual de 200 milhões de metros cúbicos de água (Capacidade nominal de 548.000 m3/dia). Uma vez concluída, Sorek 2 será a sexta Usina de dessalinização a operar em Israel ao lado de Hadera, Ashkelon, o primeiro Sorek, Palmachim e Ashdod.

  7. JUBAIL 3A IWP-600,000 m3 / dia
  8. This year in April 2020 The 25-year water purchase agreement was signed with the Saudi Water Partnership Company (SWPC) by a consortium led by ACWA Power including Gulf Investment Corporation (GIC) and Al Bawani Water & Power Company (AWP). Nos termos da parceria, o consórcio liderado pela ACWA Power irá projetar, construir, comissionar, operar e manter a Usina de dessalinização, bem como o armazenamento de água potável associado e instalações elétricas especiais. O consórcio ACWA apresentou o custo de água de nível mais baixo de USD 0,41 Por m3. Com um valor de investimento de USD $650 milhões, a estação de água independente Jubail 3A (IWP) irá gerar 600.000 m3 de água potável/dia. O projecto de dessalinização reversa da osmose em greenfield será em Jubail, Reino da Arábia Saudita. O contrato de construção de aquisição de Engenharia foi adjudicado a um consórcio constituído pela Power China, pela SEPCO-III e pela Abengoa.

prós e contras da dessalinização

Cons da dessalinização

um dos maiores desafios ambientais associados à dessalinização é a gestão do subproduto da salina-um resíduo de alta salinidade produzido durante o processo.

em 2019, as Nações Unidas (ONU) apoiaram um documento intitulado “The state of dessalination and salmoura production: A global outlook”.

The paper referred to salmoura as a ‘salty dilemma’, with dessalination plants around the world collectively descarreging 142 million cúbic metres of hypersaline salmoura per day.Quatro nações do Oriente Médio – Arábia Saudita, Kuwait, Emirados Árabes Unidos e Qatar-foram consideradas responsáveis por mais de metade da produção global de salmoura, com autores relatando que as plantas do Oriente Médio produziram “quatro vezes mais salmoura por metro cúbico de água limpa do que as plantas onde os processos de membrana de água do rio dominam”. No entanto, deve-se notar que a água do rio não contém os níveis de sal como água do mar, então a comparação aqui não é igual.

outra preocupação prende-se com os potenciais impactos de impacto e de arrastamento (i& e) associados ao funcionamento das ingestões de mar aberto para as instalações de dessalinização de água do mar.

Impingement pode ocorrer quando organismos suficientemente grandes para evitar passar pelas telas são presos contra eles pela força da água corrente, de acordo com a EPA. Entretanto, o entrelaçamento ocorre quando os organismos marinhos entram no sistema de dessalinização, são arrastados para o sistema de admissão e passam pelas instalações de tratamento.

no entanto, de acordo com a Associação de reutilização da água, o nível dos impactos ambientais nos organismos marinhos causados directamente pela impulsão e pelo entraimento da ingestão de água do mar é específico do local. Ele pode variar significativamente de um projeto para outro e mais modernas fábricas respeitando as normas ambientais experiência extremamente baixos níveis de I&E.

Prós de dessalinização

Globalmente, mais de 300 milhões de pessoas dependem de água dessalinizada para algumas ou todas as suas necessidades diárias. No total, a dessalinização é praticada em 150 países em todo o mundo, com um total de 20.516 unidades de dessalinização agora contraídas.

no futuro, a procura de água doce aumentará em paralelo com as populações em expansão no mundo. No entanto, os fornecimentos de água doce disponíveis são limitados e mal distribuídos.Com as alterações climáticas a intensificar as secas e as inundações, a dessalinização pode constituir uma fonte garantida de água potável a partir da água do mar, a fim de garantir o abastecimento de água suficiente para satisfazer a procura de água.A dessalinização, juntamente com a reutilização da água, constitui uma solução fiável para os países aumentarem o seu abastecimento de água existente e disporem de capacidades adicionais que funcionem como “apólice de seguro”, caso necessitem.

“dessalinização e reutilização de água são soluções não convencionais e ambientalmente corretas de abastecimento de água, de acordo com a economia circular de água e oferecem soluções para a escassez de água”, de acordo com a IDA.

os desenvolvimentos também estão acelerando no acoplamento de processos de dessalinização com energia renovável, como a solar fotovoltaica. As tecnologias renováveis e de dessalinização podem ser combinadas para reduzir a pegada de carbono da dessalinização a curto prazo. Além disso, a evolução da tecnologia da bateria está sendo vista como fundamental para alcançar uma usina de dessalinização, alimentada 24 horas por dia, 7 dias por semana, independente. Um objetivo 2020-2025 foi definido para 20 por cento das novas plantas a ser alimentado por energias renováveis pela Aliança Global de dessalinização de água potável.

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