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Inovação em dessalinização de água

Ana Letícia B. Breancini¹, Camille P. Mansur², Iara Cecília S. Castro¹, Leticia Cerqueira¹

¹Graduandas do curso de Farmácia (UFSJ-CCO)

²Graduanda do curso de Bioquímica (UFSJ-CCO)

v.1, n.2, 2023
Outubro de 2023

A escassez de água potável é um desafio global e até 2025, a ONU estima que 14% da população mundial enfrentará esse problema [1]. A crescente demanda por água e as mudanças climáticas tem agravado essa carência, tornando fundamental a busca por soluções inovadoras e sustentáveis para beneficiar a população com o suprimento dessa necessidade básica. 

Dados apontam que o contraste social entre países desenvolvidos e subdesenvolvidos refletem até mesmo no acesso à água potável. Enquanto na cidade de Nova York um cidadão gasta 2 mil litros/dia de água doce tratada, no continente africano o consumo é de 10 a 15 litros/dia. A disparidade choca e demonstra que a crise global dos recursos hídricos tem relação com as desigualdades sociais [2]. 

 

Apesar de 70% da superfície terrestre ser recoberta de água, o que confere ao nosso planeta sua cor azul característica, cerca de 97% dessa água está nos oceanos, ou seja, é salgada. Além disso, dos 3% de água doce encontrada, cerca de 2% encontram-se congelados nas calotas polares e nas geleiras, restando menos de 1% para consumo humano [3]. 

 

A água salgada não pode ser consumida pelo ser humano, pois como na água do mar a concentração de sal é maior que a que existe dentro de nossas células, isso provocaria a saída de água do ambiente celular (num processo conhecido como osmose) rumo ao sal da água, causando desidratação. Também não pode ser usada em indústrias e na agricultura porque danificaria as máquinas utilizadas no campo e mataria as plantações. Por isso, caso se deseje tornar a água do mar útil para os seres humanos consumirem, há a necessidade de transformá-la em água doce e potável através de dessalinização [3]. 

 

A dessalinização da água é um processo de remoção do sal e outras impurezas da água salgada ou salobra para torná-la adequada para o consumo humano e uso industrial. É uma técnica importante para fornecer água potável especialmente em áreas onde a água doce é escassa ou inacessível, como em regiões costeiras ou desérticas, além de torná-la segura e adequada para consumo humano, irrigação e outras aplicações [4]. 

Em relação ao processo de dessalinização, diferentes métodos podem ser aplicados, como a evaporação e a osmose reversa. No segundo, há uma pressão maior do que a do fenômeno de osmose descrito, que faz com que a água do meio mais concentrado transponha uma membrana semipermeável passando a se localizar no meio menos concentrado. Esse processo retém a substância dissolvida. Já na evaporação, a água salgada é colocada em um tanque exposto ao sol e por meio do calor solar, a água evapora (sendo coletada e reconvertida no estado líquido para uso) e o sal fica depositado no fundo [4,5,6]. Tais processos tem como principais desvantagens, no entanto, o longo tempo para que se concluam e o alto custo.

Porém, em 2018, a engenheira de materiais brasileira, Nadia Mohammed Elmassalami Ayad (Figura 1), recém formada pelo Instituto Militar de Engenharia do Rio de Janeiro, desenvolveu um mecanismo de filtragem e um novo sistema de dessalinização de água, a qual se torna potável a partir do uso de grafeno. O método desenvolvido é mais eficiente que os tradicionais, pois demanda menos energia na dessalinização para produzir a mesma quantidade de água potável. Nadia foi a grande vencedora do Global Graphene Challenge Competition, uma competição internacional promovida pela empresa sueca Sandvik, que procura por soluções sustentáveis e inovadoras para os problemas vivenciados pelo mundo [7,8].

O grafeno é um material de carbono que existe em teorias desde a década de 40, mas que foi obtido experimentalmente apenas nos anos 2000 por pesquisadores da Universidade de  Manchester [11]. É uma folha  composta por  uma fina camada de  átomos de carbono organizada na forma de uma treliça hexagonal, semelhante ao favo de mel, sendo utilizado para dessalinização devido às suas propriedades, como a alta condutividade elétrica e térmica, elasticidade e elevada porosidade [1,4].

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Figura 1: Nadia Ayad.

Fonte: Portal Geledés, 2023

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Figura 2: Peneira de grafeno para dessalinizar água.

Fonte: Rincon, 2017

O grafeno (Figura 2) é um composto que repele a água (hidrofóbico), o que faz com que ele seja um bom filtro que bloqueia as substâncias dissolvidas e permite a passagem de água limpa e sem sal. Além disso, por ser um composto fino e leve ele pode filtrar grandes quantidades de água usando o mínimo de energia. Esse tipo de sistema de purificação e dessalinização é associado a uma maior eficiência e economia em relação aos métodos tradicionais. Sua aplicação em sistemas de filtragem de água de longo prazo se torna viável por ser um material durável, que pode operar por períodos consideráveis de tempo sem demandar substituição ou reparação [9].

Referências Bibliográficas

[1] Rincon, P. Cientistas desenvolvem 'peneira' de grafeno que transforma água do mar em potável. Disponível através do link: https://www.bbc.com/portuguese/geral-39483587. Acesso em: 01 out. 2023. 

[2] CETESB. O problema da escassez de água no mundo. Disponível através do link: https://cetesb.sp.gov.br/aguas-interiores/informacoesb asicas/tpos-de-agua/o-proble ma-da-escasez-de-agua-no-mundo/. Acesso em: 01 out. 2023. 

[3] Mundo Educação. Dessalinização da água. Disponível através do link: https://mundoeducacao.uol.com.br/curiosidades/o-que-dessalinizac ao-agua.htm. Acesso em: 01 out. 2023. 

[4] De Souza, LA. Dessalinização da água. Brasil Escola. Disponível através do link: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/dessalinizacao-agu a.htm. Acesso em 16 ago. 2023. 

[5] Toda Matéria. Osmose reversa. Disponível através do link: https://www.todamateria.com.br/osmose-reversa/. Acesso em: 01 out. 2023. 

[6] Toda Matéria. Dessalinização da água. Disponível através do link: https://www.todamateria.com.br/dessalinizacao-da-agua/#:~:text=Os %20principais% 20processos%20de%20dessalinização,transformação%20da%20água%20em%20v apor. Acesso em: 01 out. 2023. 

[7] Época Negócios. Brasileira cria sistema que torna água potável. Disponível através do link: https://epocanegocios.globo.com/Vida/notici a/2018/01/brasileira-cria-sistema-que-torna-agua-potavel.html. Acesso em: 01 out. 2023.

[8] AETEC- Associação dos Arquitetos, Engenheiros e Técnicos de Cotia. Brasileira premiada ao criar sistema de dessalinização de água com grafeno. Disponível através do link: https://aetec.org.br/brasileira-premiada-ao-criar-sistema-de-dessalinizacao-de-agua com-grafeno/. Acesso em: 01 out. 2023. 

[9] TS2 Space. As vantagens do grafeno para purificação e dessalinização de água. Disponível através do link: https://ts2.space/pt/as-vantagens-do-grafeno-para-purificacao-e-dessalinizacao-de-a gua/. Acesso em: 01 out. 2023. 

[10] Portal Geledés. Engenheira Nadia Ayad, brasileira, vence concurso mundial por sua pesquisa com carbono. Disponível através do link: https://www.geledes.org.br/engenheira-nadia-ayad-brasileira-vence-concurso-mundi al-por-sua-pesquisa-com-carbono/. Acesso em: 01 out. 2023. 

[11] Tec Mundo. Tudo sobre o grafeno, material que está revolucionando a tecnologia. Disponível através do link: https://www.tecmundo.com.br/produto/210846-tudo-grafeno-material-revolucionando-tecnologia.htm. Acesso em: 01 out. 2023.

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