terça-feira, 20 de dezembro de 2011

Projeto de Pesquisa "ÁGUA DESTILADA: produção racional"


FUNDAÇÃO INSTITUTO CAPIXABA DE PESQUISAS EM CONTABILIDADE, ECONOMIA E FINANÇAS
  
METODOLOGIA DA PESQUISA I

PROFESSOR: MARCELO SANCHES PAGLIARUSSI

ALUNO: LUCAS TIAGO RODRIGUES DE FREITAS

PROJETO: ÁGUA DESTILADA: produção racional

INTRODUÇÃO
A água é utilizada em diversas atividades humanas: agricultura, indústria, recreação, por exemplo. Está disponível na natureza sob diversas formas: gelo, vapor, água de rios e lagos e água do mar. Sua distribuição também é desigual ao longo do planeta, existindo regiões com muita água e regiões secas e desérticas. O acesso fácil a água de qualidade e em quantidades suficientes, especialmente nas zonas rurais, pode significar até economia de tempo. Além disso, a regulação do uso da água pode afetar a lucratividade, principalmente onde há normas muito rigorosas. A água também é foco de estudos que visam à sua conservação, gestão e análise de qualidade (ARKU, 2010; RASSIER et al., 2010; GILL et al., 2010; EGAN et al., 2009; RAS et al., 2000; DARWISH et al., 2005).
Em algumas regiões, na África e na Ásia, como exemplo, o acesso a água potável é limitado, com impactos na irrigação de campos agrícolas. Há problemas políticos internacionais devido aos suprimentos de água. As formas de distribuição da água também são motivos de estudos e de regulamentações. O acesso a água no Alaska também foi estudado, de forma a relacionar a escassez de água à saúde e higiene da população (GUPTA et al., 2009; CROW, 2010; EICHELBERGER, 2010).
O reuso de água é uma forma de mitigar os impactos da escassez de água. Não é restrito apenas a áreas áridas, mas também serve a processos industriais, seja como forma de se reduzir custos de produção ou como forma de se atender legislações específicas. A água pode ser reutilizada, de acordo com sua qualidade e tratamento, para irrigação, manutenção paisagística, reuso e reciclagem industrial, recarga de aquíferos, usos ambientais e recreacionais, reserva para incêndio, descargas sanitárias, condicionamento de ar e reuso potável. Como exemplo de reuso industrial tem-se o reuso dos efluentes corantes de indústrias têxteis e dos efluentes de mineradoras. Mas o reuso deve ser realizado com cuidados específicos, para que não se polua o solo e nem os aquíferos subterrâneos, e de forma a se obter o melhor rendimento possível no uso da água (TAKASHI, 2006; ERGAS et al., 2006; ZOLLER, 2006; HARTL et al., 2006).
Em laboratórios de pesquisa a água também é um insumo básico, com usos em diluições, preparo de reagentes, limpeza de vidrarias, realização de experimentos em geral. A qualidade da água para uso laboratorial também é importante, pois não deve influenciar ou alterar resultados de análises. Existem processos de purificação específicos que permitem que a água alcance a qualidade necessária. Dentre os processos mais comuns estão a Destilação Pilsen, Deionização, Ultra-purificação e a Osmose Reversa. Os padrões de qualidade para água laboratorial mais comuns são os determinados por Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI), International Organization for Standardization (ISO), The American Society for Testing and Material (ASTM) e The Pharmacopeia including USP, EP and JP. A purificação acontece através da separação de possíveis contaminantes presentes na água. Existem também destiladores solares, com o intuito de propiciar economia energética (ELGA, 2008; BRADAN et al., 2004; EAMES et al., 2007; KABEEL et al., 2010; ANDRÉS et al., 1998; GARCÍA-RODRÍGUEZ et al., 1999; GUTÍERREZ et al. 2009; MAHESHWARI et al., 1995).
Dentre os diversos processos de purificação, tem-se a destilação Pilsen. Trata-se de um processo com desperdício de água. A água é separada no destilador Pilsen para a produção de vapor e para a condensação de vapor, sendo a água utilizada para condensação descartada e o vapor condensado coletado para uso laboratorial.
Em vista da escassez de água em diversas regiões, das regulamentações ambientais cada vez mais exigentes e da possibilidade de reuso, o presente trabalho propõe a análise do reuso da água descartada por destiladores Pilsen nos próprios destiladores, de modo a se economizar água, numa perspectiva de desenvolvimento sustentável. Além disso, pretende-se comparar economicamente os diversos processos de purificação de água disponíveis no mercado com a destilação Pilsen com o reuso proposto, com o objetivo de avaliar as possíveis vantagens que o reuso pode proporcionar.
A proposta de estudo pode ser analisada conforme o fluxograma na Figura 1.

FIGURA 1: Purificação de água em laboratório: influência do reuso na destilação Pilsen


REFERENCIAL TEÓRICO
A pureza da água é fator de fundamental importância para análises laboratoriais, e sua qualidade deve ser sempre adequada à atividade a que se destina: exames, preparo de reagentes e lavagem de vidraria, por exemplo. Existem diversos processos para se obter água purificada para laboratórios. Eles podem ser utilizados separadamente ou em conjunto, de modo a se atingir o grau de pureza necessário. No caso específico da destilação, há vários estudos sobre destilação solar, que propicia uma destilação com um baixo custo energético e de água. Porém a destilação solar possui algumas limitações: a necessidade de área exposta para coleta da energia solar e a redução da produção em dias nublados. Existe também a destilação Pìlsen, que apresenta diferentes limitações e vantagens em relação à destilação solar. Dentre as vantagens encontram-se uma produção constante, independente das condições climáticas, e o pequeno espaço ocupado pelo destilador. Porém ela apresenta um consumo energético intenso, além de descartar grande parte da água consumida, gasta no processo de condensação do vapor (ELGA, 2008; BRADAN et al., 2004; EAMES et al., 2007; KABEEL et al., 2010; ANDRÉS et al., 1998; GARCÍA-RODRÍGUEZ et al., 1999; GUTÍERREZ et al. 2009; AL-HINAI et al., 2002; EL-NASHAR, 2003; ABDALLAH et al., 2009).
Numa perspectiva de crescimento populacional e econômico, tem-se em conjunto uma tendência ao aumento do consumo de insumos. O aumento na produção agrícola e industrial tende a aumentar também a necessidade por água limpa. Também a legislação ambiental tende a se tornar mais rigorosa. Num enfoque para o desenvolvimento sustentável, vê-se a necessidade de se analisar a possibilidade de otimizar os processos produtivos em geral, de forma a se utilizar menos energia e matérias-primas e aumentar a produtividade, sempre que possível. Como forma de se contornar o descarte da água pela destilação Pilsen, várias propostas foram estudadas: utilização da água para irrigação de jardins, para limpeza de áreas e descargas sanitárias, e o reuso da água para o processo de destilação, por exemplo. Como a prática do reuso está em fase inicial de implantação e testes em muitas áreas, há muitas pendências ainda quanto a aspectos técnicos e práticos, o que torna essencial a pesquisa de novas tecnologias e o aprimoramento das já existentes. (LOY, 2009; LIVESEY et al., 2009; HALLOWES et al., 2008).



METODOLOGIA

O tratamento convencional de água consome produtos químicos, recursos energéticos e mão-de-obra especializada, com custos e impactos ambientais diretamente relacionados ao volume consumido. O grande desperdício de água percebido no processo de destilação apenas reforça a necessidade de racionalização de seu uso.
A partir do desenvolvimento de uma tecnologia capaz de reciclar a água de resfriamento diretamente no processo de destilação, soluciona-se o problema do desperdício de água. Porém, para se ter uma real dimensão de todos os benefícios que a nova tecnologia é capaz de proporcionar, faz-se necessário calcular a colaboração dela para o desenvolvimento econômico social.
O projeto trata-se de uma pesquisa-ação, com desenvolvimento a partir de um sistema experimental de reciclagem construído no Laboratório de Saneamento (LABSAN) da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), desenvolvido de forma a reciclar toda a água descartada por um destilador do tipo Pilsen, excetuando-se as perdas por evaporação, com monitoramento do volume consumido e do volume reciclado de água, através de hidrômetros. O sistema de destilação e a reciclagem da água se realizam de forma automatizada, através de equipamentos eletro-mecânicos acionados por circuitos elétricos.
Serão realizadas análises físico-químicas para acompanhamento da qualidade da água destilada produzida, de modo a verificar se o sistema de destilação Pilsen com reuso realmente atende às especificações de qualidade determinadas para água de uso laboratorial.
Pretende-se analisar os custos sociais e privados relacionados à construção e manutenção do sistema, de forma a verificar quais são o lucro privado e o lucro social obtidos na utilização da reciclagem da água de resfriamento para destilação.
Também se pretende comparar as vantagens e desvantagens da tecnologia proposta com outras tecnologias de purificação disponíveis no mercado, realizando-se uma análise de custo/benefício de cada uma das principais formas de purificação, determinando-se então a viabilidade econômica da tecnologia em análise.



REFERÊNCIAS
ABDALLAH,Salah; ABU-KHADER, Mazen M.; BADRAN, Omar. Effect of various absorbing materials on the thermal performance of solar stills. DESALINATION, v. 242, n. 1-3, p. 128-137, Jun. 2009.
AL-HINAI, H.; AL-NASSRI, M. S.; JUBRAN, B. A. Effect of climatic, design and operational parameters on the yield of a simple solar still. Energy Conversion & Management, v. 43, n. 13, p. 1639-1650, Set. 2002.
ANDRÉS, M. C. de; DORIA, J.; KHAYET, M.; PEÑA, L.; MENGUAL, J. I. Coupling of a membrane distillation module to a multieffect distiller for pure water production. DESALINATION, v. 115, n. 1, p. 71-81, Mar. 1998.
ARKU, Frank S. Time savings from easy access to clean water: Implications for rural men’s and women’s well-being. Progress in Development Studies, Ipswich, v. 10, n. 3, p. 233-246, Jul. 2010.
BRADAN, Ali A.; AL-HALLAQ, Ahmad A.; SALMAN, Imad A. Eyal; ODAT, Mohammad Z. A solar still augmented with a flat-plate collector. DESALINATION, v. 172, n. 3, p. 227-234, Fev. 2005.
CROW, Deserai A. Policy Punctuations in Colorado Water Law: The Breakdown of a Monopoly. Review of Policy Research, Oxford, v. 27, n. 2, p. 147-166, Mar. 2010.
DARWISH, M. A.; AL-NAJEM, NAJEM. The water problem in Kuwait. DESALINATION, v. 177, n. 1-3, p. 167-177, Jun. 2005.
EAMES, I. W.; MAIDMENT, G. G.; LALZAD, A. K. A theoretical and experimental investigation of a small-scale solar-powered barometric desalination system. Applied Thermal Engineering, v.27, n.11-12, p.1951-1959, Jan. 2007.
EGAN, Kevin J.; HERRIGES, Joseph; KLING, Catherine L.; DOWNING, John A. Valuing Water Quality as a Function of Water Quality Measures. American Journal of Agricultural Economics, Oxford, v. 91, n. 1, p. 106-123, Fev. 2009.
EICHELBERGER, Laura Palen. Living in Utility Scarcity: Energy and Water Insecurity in Northwest Alaska. American Journal of Public Health, Washington, v. 100, n. 6, p. 1010-1018, Jun. 2010.
EL-NASHAR, Ali M. Effect of dust deposition on the performance of a solar desalination plant operating in an arid desert area. Solar Energy, v. 75, n. 5, p. 421-431, Nov. 2003.
ELGA. PURE LABWATER GUIDE: An essential overview of lab water purification applications, monitoring and standards. High Wycombe: ELGA LabWater/VWS UK Ltd, 2005. Disponível em: < http://www.veoliawaterst.es/lib/vws-iberica/15196,Pure-Labwater-Guide.pdf >. Acesso em: 29 Ago. 2010.
ERGAS,Sarina J.; THERRIAULT, Brian M.; RECKHOW, Daid A. Evaluation of Water Reuse Technologies for the Textile Industry. Journal of Environmental Engineering, Reston, v. 132, n. 3, p. 315-323, Mar. 2006.
GARCÍA-RODRÍGUEZ, L.; GÓMEZ-CAMACHO, C. Design parameter selection for a distillation system coupled. DESALINATION, v. 122, n. 2-3, p. 195-204, Jul. 1999.
to a solar parabolic trough collector
GILL, Alison; WILLIAMS, Peter; THOMPSON, Shelagh. Perceived water conservation attitudes and behaviours in second-home island settings. Tourism & Hospitality Research, Basingstoke, v. 10, n. 2, p. 141-151, Abr. 2010.
GUPTA, Joyeeta; PIETER, van der Zaag. The Politics of Water Science: On Unresolved Water Problems and Biased Research Agendas. Global Environmental Politics, Cambridge Massachusetts, v. 9, n. 2, p. 14-23, Mai. 2009.
GUTÍERREZ, J.; PORTA-GÁNDARA, M. A.; FERNÁNDEZ, J. L. Distilled water production using geothermally heated seawater. DESALINATION, v. 249, n. 1, p. 41-48, Nov. 2009.
HALLOWES,Jason Scott; POTT, Andrew James; DÖCKEL, Max. Managing Water Scarcity to Encourage Sustainable Economic Growth and Social Development in South Africa. International Journal of Water Resources Development, Abingdon, v. 24, n. 3, p. 357-369, Set. 2008.
HARTL, Richard F.; KIRAKOSSIAN, Gagik T.; HAKOBYAN, Stanislav R.; MARKARYAN, Artyom, H. A Dynamical Model of Water Recycling in a Mine-Processing Enterprise. Central European Journal of Operations Research, Dordrecht, v. 14, n. 1, p. 45-57, Fev. 2006.
KABEEL, A. E.; HAMED, A. M.; EL-AGOUZ, S. A. Cost analysis of different solar still configurations. Energy, v. 35, n. 7, p. 2901-2908, Mai. 2010.
LIVESEY, Sharon M.; HARTMAN, Cathy L.; STAFFORD, Edwin R.; SHEARER, Molly. PERFORMING SUSTAINABLE DEVELOPMENT THROUGH ECO-COLLABORATION. Journal of Business Communication, Nacogdoches, v. 46, n. 4, p. 423-454, Out. 2009.
LOY, Patrick. China ’s Role in the Challenge for Global Sustainable Development. Perspectives on Global Development & Technology, Leiden, v.8, n. 2/3, p. 547-558, Jun. 2009.
MAHESHWARI, G. P.; AL-RAMADHAN, M.; AL- ABDULHADI, M. Energy requirement of water production in dual-purpose plants. DESALINATION, v. 101, n. 2, p. 133-140, Abr. 1995.
RAS, Eric T.; POMANTOC, John-John; TUMULAK, Enrico P.; RAS, Rocky T.; FALAR, Pinky R.; LELIS, Jocelyn. ETRAS Thermal Desalination System. DESALINATION, v. 132, n. 1-3, p. 353-356, Dez. 2000.
RASSIER, Dylan G.; DIETRICH, Earnhart. The Effect of Clean Water Regulation on Profitability: Testing the Porter Hypothesis. Land Economics, Madison, v. 86, n. 2, p. 329-344, Mai. 2010.
TAKASHI, Asano. Water Reuse via Groundwater Recharge. International Review for Environmental Strategies, Hayama, v. 6, n. 2, p. 205-216, Jun. 2006.
ZOLLER, U. Water Reuse/Recycling and Reclamation in Semiarid Zones: The Israeli Case of Salination and “Hard” Surfactants Pollution of Aquifers. Journal of Environmental Engineering, Reston, v. 132, n. 6, p. 683-688, Jun. 2006.

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