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De fluxo à fluxo

O Dia Mundial da Água acontece todo ano no dia 22 de março. A data da comemoração, criada em 1993 pelas Nações Unidas, deve lembrar as pessoas da importância da água para a humanidade. Nesse dia, pede-se a todos os países que tomem medidas específicas sobre o assunto ‘água’. O tema de 2014 é “Água e Energia”. O foco será em uma importante questão raramente discutida em público, que enfatiza a conexão entre água limpa e os crescentes requerimentos de energia em todo o mundo. A indústria química tem uma contribuição importante em ambos os aspectos.

Dia Mundial da Água com o tema “Água e Energia”

O acesso ao fornecimento seguro de água é um requerimento básico para uma vida digna, mas não está disponível em muitas regiões do mundo. Cerca de 1 bilhão de pessoas, sobretudo na Ásia e na África, não têm acesso à água limpa para beber. De acordo com especialistas, a necessidade por água continuará crescendo no futuro. O crescimento populacional de cerca de 80 milhões de pessoas por ano significa um aumento estimado de demanda por água de 64 bilhões de metros cúbicos anualmente.

A perspectiva é similar para o fornecimento de energia: 1,5 bilhões de pessoas não têm acesso à eletricidade. A ligação entre água e energia é clara. A água desempenha um papel importante na extração de recursos energéticos e também na geração de energia, como através de energia hídrica, plantas de energia e energia geotérmica. Em geração de eletricidade e calor, a água serve como um impulsionador, por exemplo, para mover as lâminas das grandes turbinas, e também para resfriamento. A energia, por outro lado, é importante para o processamento e a distribuição de abastecimento ou irrigação nas zonas rurais.

 Nada flui sem água

O setor industrial é um grande consumidor de água, seja para a geração de eletricidade a partir de combustíveis fósseis ou energia nuclear, na indústria química, durante a manufatura de papel ou no setor de eletrônicos. Mesmo na indústria de mineração, na indústria alimentícia, na produção de aço ou na indústria automotiva – nada flui sem água. Mais de 20% da quantidade total de água extraída globalmente é atribuída para uso industrial, oriunda de água superficial como rios e lagos e também de água subterrânea.

Em regiões altamente desenvolvidas, como a Europa, essa quantidade é de até 60%, enquanto a quantidade de água usada pelo setor industrial em países em desenvolvimento chega somente a quase 8%. Na Alemanha, 84% da água extraída é usada no setor industrial. Novamente, as plantas de energia térmica usam cerca de ¾ dessa quantia, principalmente para fins de resfriamento. Somente na Alemanha, para atender a demanda por eletricidade, cerca de 630 litros de água para resfriamento são necessários por pessoa, por dia. Em sua maioria, são empregados em ciclos fechados e reciclados de tempos em tempos.

 Água para resfriamento

III_1_WeltwassertagEm uma planta de energia, processos complexos de preparação química e mecânica são necessários para o uso de água para resfriamento, água de serviço e água quase pura, completamente desmineralizada. Para isso, a água de alimentação é, na maioria das vezes, suavizada e desmineralizada através de resinas de troca iônica. Isso é necessário, pois os sais e álcalis contidos na água acumulariam como calcário nas superfícies de aquecimento devido às altas temperaturas na planta, formando uma camada isoladora, impedindo a transferência de calor. Por isso, rachaduras de tensão térmica ou mesmo o rompimento da caldeira podem ocorrer, bem corrosão, abrasão e desequilíbrio no lado no qual há vapor nas turbinas. A água processada é subsequentemente alimentada no circuito condensador da planta de energia. Dentro desse circuito, a água é vaporizada, usada para geração de eletricidade e recondensada.

Em alguns casos, há um segundo passo no processamento da água – osmose reversa – quando a água contém uma alta proporção de substâncias orgânicas. Essas substâncias levariam a danos nas turbinas e outros componentes no circuito água-vapor.

 Filtro forte

IV_1_WeltwassertagNa planta de energia térmica em Chemnitz, Alemanha, por exemplo, operada pelo fornecedor de energia Sachsen GmbH & Co KG, os elementos de filtração por membrana da LANXESS reduzem significantemente as variações na qualidade da água, filtrando substâncias orgânicas. Os 60 elementos de filtração da marca Lewabrane purificam 50 a 60 metros cúbicos de água de rio pré-limpa por hora para processos do geração de vapor no procedimento de osmose reversa.

A planta de energia obtém a água para processos de resfriamento e geração de vapor dos rios Chemnitz e Zschopau. Dependendo da finalidade específica de uso, como água para resfriamento, água de serviço e água quase pura, completamente desmineralizada para geração de vapor, são necessários processos complexos de preparação química e mecânica. Apesar da suavização e desmineralização com trocadores iônicos, a água ainda contém uma alta proporção de substâncias orgânicas que podem levar à condutividade térmica excessiva e, assim, danificar as turbinas e outros componentes no circuito água-vapor. 90% do volume de água alimentada é usado para os processos seguintes, como água de alimentação adicional.

IV_2_WeltwassertagA meta pré-determinada pelo operador da planta de energia para reduzir até 90% das impurezas orgânicas da água do rio é alcançada usando essa tecnologia de membranas. A osmose reversa ainda serve para outros casos: por exemplo, é adequada para a desmineralização de água salobra ou água salgada a fim de se obter, como resultado, água para beber.

As tecnologias de troca iônica e osmose reversa se complementam e, portanto, são geralmente combinadas para que os melhores resultados sejam alcançados.

Menos consumo de água através de otimização de processos

Graças às várias mudanças nos processos de produção industrial e constantes otimizações do processamento, o consumo de água pode ser continuamente reduzido ao longo dos anos através de uso múltiplo. Produtos da indústria química tiveram uma contribuição decisiva para isso.

Por exemplo, se na época da manufatura de papel na metade dos anos 50 a água era usada 2,4 vezes, hoje seu uso múltiplo é de 12 ciclos. Atualmente, a água é reciclada em uma média de 28 vezes na indústria química antes de ser purificada novamente para que possa voltar a ser alimentada no circuito de água.

Entretanto, o desenvolvimento vai ainda mais além, visto que a química é a ligação entre a água como matéria-prima e a geração de energia de duas maneiras. O quarto maior setor industrial da Alemanha não só fornece abordagens inovadoras para o uso eficiente da água como matéria-prima, como também oferece soluções para a geração de energia que economiza recursos e é sustentável. Esse papel continuará ganhando importância no futuro.