2.3 Osmose reversa

Há no mundo regiões que, apesar de situadas à beira-mar, têm pouca água potável; exemplos são as ilhas gregas, a ilha de Malta, a ilha de Páscoa, as ilhas Fernando de Noronha e os países desérticos do Golfo Pérsico. Nesses casos, seria interessante aproveitar a água do mar, tornando-a potável, tal como já se faz, por exemplo, em navios, plataformas marítimas etc. Por outro lado, encontramos em nosso planeta lugares onde existe água no subsolo, mas contendo muito sal (água salobra), como em certas regiões do Nordeste brasileiro.

Há vários processos de dessalinização da água, que atualmente permitem obter, em todo o mundo, cerca de 15 bilhões de litros de água potável por dia.

Um dos mais antigos é o processo de evaporação. Nesse caso, o modo mais simples é colocar a água salgada num tanque com fundo preto; esse tanque é coberto por um teto inclinado, feito de vidro ou de plástico transparente para deixar passar a luz solar; os vapores se condensam na parte interna do teto, e a água condensada escorre para canaletas de recolhimento. Esse processo é simples e barato, mas exige tanques que ocupam grandes áreas — e, evidentemente, só pode ser empregado onde há luz solar abundante. É possível também, embora seja muito mais cara e poluidora, a evaporação da água salgada por aquecimento por queima de carvão ou de petróleo, ou até mesmo com o uso da energia nuclear.

Outro processo possível de dessalinização seria o de congelamento. A água do mar é uma solução relativamente diluída; quando a resfriamos, produzimos “gelo puro”, isto é, sem sal, como já foi explicado no estudo da criometria. Não se usa esse processo devido a inúmeras dificuldades técnicas. O curioso é que já houve até a ideia de arrastar icebergs de regiões frias para regiões que necessitam de água potável (por exemplo, do Polo Norte para a Califórnia).

De todos os processos de dessalinização da água do mar (e também das águas salobras), um dos mais promissores é o da osmose reversa. Quando falamos de osmose, dissemos que o fluxo normal é a passagem de água pura para a solução, através da membrana semipermeável. Comentamos também que, no osmômetro de Berkeley e Hartley (página 111), aplica-se uma pressão mecânica sobre a solução, para impedir a entrada de água pura. Se a pressão sobre a solução for bastante aumentada, vai ocorrer a passagem da água da solução para a água pura, isto é, no sentido contrário ao da osmose normal; é o que se denomina osmose reversa. Nesse processo, a maior dificuldade é fabricar membranas eficientes e de longa duração. Indústrias químicas já desenvolveram membranas adequadas à osmose reversa.

Uma delas usa membranas na forma de fibras plásticas ocas, com poros extremamente pequenos. Milhares dessas fibras são encapsuladas dentro de um tubo de aço, bastante resistente, conforme o desenho abaixo. A água salgada circula por fora das fibras a uma pressão de 40 a 50 atm (a pressão osmótica da água do mar é 24,8 atm); devido à pressão aplicada, a água pura atravessa a parede semipermeável das fibras, chega ao miolo oco de cada fibra e sai pelas extremidades abertas das fibras. A água salgada, agora mais concentrada, sai pela outra extremidade do tubo. Não é possível purificar a água salgada em uma única operação; sendo assim, ela deve atravessar uma bateria de tubos iguais ao descrito.

Outra indústria fabrica membranas em elementos enrolados em espiral. A água salgada é pressionada contra a membrana; a água pura atravessa a membrana e sai por um tubo colocado no centro do rolo. Também aqui é necessária uma bateria de elementos para obter uma boa purificação da água, como é mostrado na foto abaixo.

Uma das maiores instalações mundiais de obtenção de água potável por osmose reversa está situada em Jubail, na Arábia Saudita. Praticamente 50% da água potável desse país é retirada da água do mar.

Atualmente já são vendidos aparelhos manuais de purificação de água por osmose reversa para uso de esportistas, principalmente em competições marítimas; são aparelhos pesando cerca de 3,5 kg e que podem produzir 4,5 litros de água potável por hora.

Questões sobre a leitura Registre as respostas em seu caderno

A Tabela Periódica é material de consulta.

71. Cite uma vantagem e uma desvantagem do processo de evaporação para a dessalinização da água.

72. Explique o significado do nome “osmose reversa”.

73. Pesquise se existe algum lugar no Brasil onde se obtém água potável por meio do processo de osmose reversa.

74. (UFC-CE) A escassez mundial de água potável é uma dura realidade em alguns países ricos, que já reciclam quimicamente a água utilizada. Tal pro cedimento tem causado surpresas nas populações humanas, resultando dificuldades na aceitação de consumo. Contudo, a quase totalidade da água disponível no planeta Terra tem sido naturalmente reciclada, desde a formação do planeta, há bilhões de anos. Você não deve espantar-se caso o seu próximo copo de água contenha algumas moléculas que já foram ingeridas por Dom Pedro I ou mesmo por Aristóteles.

Escolha a alternativa correta.

a) O processo de reciclagem natural da água (chuvas) é representativo exclusivamente de um fenômeno químico.

b) A água é uma substância química de difícil purificação, pois entra em ebulição a 0 °C, a 1 atm de pressão.
c) A água proveniente das chuvas e de processos artificiais de purificação é sempre considerada uma mistura heterogênea de hidrogênio e oxigênio.

d) A água é considerada um líquido não volátil, pois, a 25 °C, não experimenta o processo de evaporação.
e) A água pura é constituída, quanto à massa, de 11,11% de hidrogênio e 88,89% de oxigênio.

75. (Enem-MEC) Em nosso planeta a quantidade de água está estimada em 1,36 ? 106 trilhões de toneladas. Desse total, calcula-se que cerca de 95% são de água salgada, e dos 5% restantes, quase a metade está retida nos polos e geleiras. O uso de água do mar para obtenção de água potável ainda não é realidade em larga escala. Entre outras razões, por que isso acontece?
a) Porque o custo dos processos tecnológicos de dessalinização é muito alto.
b) Porque não se sabe como separar adequadamente os sais nela dissolvidos.
c) Porque comprometeria muito a vida aquática dos oceanos.
d) Porque a água do mar possui materiais irremovíveis.
e) Porque a água salgada do mar tem temperatura de ebulição alta.

76. (UFRJ) Água potável pode ser obtida pelo bombeamento de água do mar contra uma membrana semipermeável que permite somente
a passagem de parte da água, de acordo com o diagrama a seguir.

Por esse processo, obtém-se uma corrente de água pura e outra de rejeito, concentrada em sal. Disponha as correntes aquosas 1, 2 e 3, em ordem crescente de temperaturas de congelamento à pressão atmosférica. Justifique sua resposta.

77. (Unicamp-SP) No mundo do agronegócio, a criação de camarões, no interior do Nordeste brasileiro, usando águas residuais do processo de dessalinização de águas salobras, tem se mostrado uma alternativa de grande alcance social. A dessalinização consiste num método chamado de osmose inversa, em que a água a ser purificada é pressionada sobre uma membrana semipermeável, a uma pressão superior à pressão osmótica da solução, forçando a passagem de água pura para o outro lado da membrana. Enquanto a água dessalinizada é destinada ao consumo de populações humanas, a água residual (25% do volume inicial), em que os sais estão concentrados, é usada para a criação
de camarões. 

a) Supondo que uma água salobra que contém inicialmente 10.000 mg de sais por litro sofre a dessalinização conforme descreve o texto,
calcule a concentração de sais na água residual formada em mg L21.

b) Calcule a pressão mínima que deve ser aplicada, num sistema de osmose inversa, para que o processo referente ao item a acima tenha início. A pressão osmótica A pressão osmótica p de uma solução pode ser calculada por uma equação semelhante à dos gases ideais, onde n é o número de mols de partículas por litro de solução. Para fins de cálculo, suponha que todo o sal dissolvido na água salobra seja cloreto de sódio e que a temperatura da água seja de 27 °C. Dado: constante dos gases, R = 8.314 Pa L K-1 mol-1.

c) Supondo que toda a quantidade (em mol) de cloreto de sódio do item b tenha sido substituída por uma quantidade igual (em mol) de sulfato de sódio, pergunta-se: a pressão a ser aplicada na osmose à nova solução seria maior, menor ou igual à do caso anterior? Justifique sua resposta.

Feltre, Ricardo, 1928 –  Química / Ricardo Feltre. — 7. ed. — São Paulo : Moderna, 2008.