A escassez de água, seja quantitativa ou qualitativa, tem sido uma constante preocupação ao longo da História da humanidade; entretanto, a partir da última década do século XX, tal problema ganhou mais relevância devido ao constante crescimento populacional, industrial e agropecuário, o qual exige uma produção crescente de água para suprir a alta demanda. Em virtude do alto nível de poluição dos corpos d’água, o que limita a qualidade das águas brutas, exigem-se cada vez mais técnicas avançadas, bem como produtos químicos para se obter água propícia para o consumo humano (JUAN, 2000).
Com o propósito de solucionar este problema e aumentar a oferta de água potável em escala global, desenvolveu-se técnicas de dessalinização, que consiste basicamente em tornar a água do mar, que representa 97% da água existente em todo o planeta, em insumo próprio para o consumo humano. A tecnologia utiliza processos físico-químicos que retiram da água marinha o excesso de sais minerais, impurezas e partículas sólidas, a fim de torná- la potável (REVISTA CANAL, 2018).
Estima-se que pelo menos 300 milhões de pessoas no mundo hoje sejam supridas do abastecimento proporcionado pelas usinas de dessalinização. Regiões desérticas ou com pouca disponibilidade de água potável, como o Oriente Médio, o Norte da África e algumas ilhas do Caribe, são altamente dependentes dessas usinas (REVISTA CANAL, 2018). Segundo a Associação Internacional de Dessalinização (IDA), o tratamento já é empregado em mais de 150 países, como Austrália, Estados Unidos, Espanha e Japão. Israel, um dos líderes pioneiros desta tecnologia, faz uso de cerca de 80% da água proveniente do mar (EM DISCUSSÃO, 2014).
Apesar de a dessalinização trazer melhorias para determinadas regiões, o uso desta tecnologia se torna inviável em lugares mais carentes, em especial para o uso hídrico em larga escala, como na agricultura e em locais distantes das unidades de dessalinização. O problema é que, tanto o processo de dessalinização, quanto o bombeamento para uma região distante, exigem alto consumo de energia para operarem (TRATAMENTO DE ÁGUA, 2016).
As águas residuais da dessalinização podem ter um impacto negativo nos ecossistemas marinhos quando estas são despejadas diretamente no oceano. Segundo o relatório Key Issues in Seawater Desalination in California: Marine Impacts, a concentração de sais em águas residuais é, em contrapartida, superior à concentração natural da água do mar, contendo resíduos altamente tóxicos aos seres marinhos, tais como aditivos químicos e metais pesados (TRATAMENTO DE ÁGUA, 2016).
O estudo de caso abrange o método de dessalinização por Osmose Reversa (OR), que consiste em realizar a passagem da água salgada por um sistema de membranas de fibra oca. Estas fibras contêm poros microscópicos, e todo o sal e impurezas presentes na água do mar ficam retidos nestes pequenos poros, tornando a água livre de sais e de impurezas (REVISTA CANAL, 2018).

Desenvolvimento
Membranas
Uma membrana sintética nada mais é que um filme fino sólido semipermeável, capaz de separar duas soluções e atua como barreira seletiva para o transporte de componentes destas soluções, quando aplicado algum tipo de força externa. As forças externas, as quais impulsionam a filtração através das membranas utilizadas em tratamento de água de consumo, são pressão e sucção (pressão negativa) (LIBÂNIO, 2010).
O tipo de unidade de filtração em membrana vincula-se ao tamanho dos poros, ou seja, a sua função principal na adequação da água natural ao padrão de potabilidade. As partículas são separadas de acordo com o seu tamanho molecular e formato através da aplicação de pressões. Como consequência, as características do afluente e a porosidade da membrana hão de influenciar a magnitude da pressão aplicada, também denominada pressão de filtração ou pressão de alimentação. Esta cresce à medida que a porosidade da membrana diminui, podendo superar 3500 kPa em sistemas de osmose reversa (LIBÂNIO, 2010).
A filtração em membranas visa obter um produto livre de substâncias prejudiciais à saúde, sem odor, cor e sabor (YETE, s.d). Normalmente, as membranas são empregadas no processo de redução dos TDS (sólidos dissolvidos totais), isto é, na remoção de compostos salinos que se encontram dissolvidos (FARRUGIA, 2013b).
Semipermeáveis, as membranas de osmose reversa consistem em uma técnica para tratamento de água por meio de filtração ou separação de sedimentos poluentes, tóxicos ou não tóxicos. São capazes de remover íons, sais dissolvidos e praticamente toda matéria orgânica, com peso molecular de corte inferior a 200 g/mol (LIBÂNIO, 2010).
As membranas de osmose reversa, na maior parte das vezes, encontram-se dispostas na configuração em espiral. O arranjo em espiral torna o sistema mais compacto, propiciando a operação à altas pressões em razão do formato cilíndrico dos módulos. Esta configuração de espaços minúsculos, da ordem de décimos de milímetro, concede um ambiente propício para o acúmulo de material e a proliferação de microrganismos (DUDLEY e CHRISTOPHER, 2002).
No módulo espiral para o processo de osmose reversa dispõe-se a membrana entre dois espaçadores, um destes funciona como um canal coletor para o permeado, enquanto que o outro fornece espaço para escoar a solução de alimentação. As membranas, junto com os espaçadores, são enroladas em torno de um duto perfurado, para o qual o permeado escoa, o conjunto é posteriormente selado externamente com resina epóxi (MOURA, MONTEIRO, et al., 2008).
A aplicação de membranas para tratamento de água e efluentes produz uma filtração de excelente qualidade, superior inclusive aos tratamentos convencionais (DIAS, 2006).
A vantagem das membranas é que elas ocupam menos espaço que as convencionais, são limpas e confiáveis, desde que operem dentros dos limites préestabelecidos pelo fabricante. Os processos são robustos, apresentando estabilidade operacional e água tratada potável. São processos compactos que apresentam facilidade de aumento de capacidade de produção (DIAS, 2010).
Em diversas aplicações no tratamento de águas naturais, a filtração em membranas realiza-se praticamente como única etapa de tratamento sem aplicação de coagulantes, reduzindo significativamente a geração de lodo. Cabe ainda ressaltar que o uso da filtração em membrana não implica diferença entre as densidades entre os sais e partículas removidos e a água (LIBÂNIO, 2010).
Em contrapartida, o alto consumo de energia elétrica eleva-se demasiadamente devido às pressões aplicadas. Além do mais, a vida útil das membranas fortemente influenciada pelas características do afluente é da ordem de cinco a oito anos, resultando em periódica substituição (LIBÂNIO, 2010).

Pré-Tratamento da Água
Conforme Oliveira (2007) o pré-tratamento, independentemente do método utilizado, é de suma importância para processo de purificação da água. No caso da dessalinização por osmose reversa, tal processo se faz mais que necessário, interferindo diretamente na vida útil das membranas.
Alguns cuidados devem ser levados em consideração, fazendo-se assim fundamental a análise e estudo do projeto a fim de proporcionar uma melhor eficiência na remoção de solventes orgânicos, sólidos suspensos e orgânicos e, sais com baixo grau de dissociação.
No tratamento de água deve-se atentar aos eventuais problemas que podem ocorrer, tais como incrustação de matéria orgânica nas partes físicas do processo, contaminação das membranas por microrganismos que diminuem o fluxo de água e aumento de pressão do sistema, e também pelo desgaste da membrana por oxidação ou por outros meios, pois a falta de controle do nível de ferro no fluido acarreta na deterioração dos elementos do processo, assim sendo, a água que alimenta o processo deve ser mantida anaeróbica, ou seja, de modo que os metais presentes continuem no estado solúvel e não no estado oxidado insolúvel. (SILVEIRA, NUVOLARI, et al., 2015).
O processo de pré-tratamento, que emprega em combinação em um único sistema linear as membranas de Microfiltração, Ultrafitração e Nanofiltração é o mais eficaz. Recomenda-se a aplicação deste processo prévio ao de osmose reversa para se obter um melhor desempenho, bem como uma filtração em membrana de ótima qualidade.

Microfiltração
O processo de microfiltração consiste em uma separação de fluxo cruzado de baixa pressão das partículas coloidais e sólidos suspensos na água a ser tratada, sendo necessário uma pressão abaixo de 200 kPa. Esse processo reduz a turbidez da água e consegue reter uma pequena proporção de vírus, protozoários, bactérias e partículas.
A precisão da Microfiltração varia de 0,1 a 0,2 µm, e possui uma taxa de escoamento de 50 a 70 L/h.m² (AQUINO, 2011).

Ultrafiltração
É necessária pressão entre 100 kPa e 1000 kPa para a aplicação deste tipo de membrana. Possui alta eficiência na remoção de sólidos em suspensão, bactérias, vírus e outros patógenos. O diâmetro dos poros varia entre 0,2 e 0,02 µm e, possui taxa de escoamento de 25 a 50 L/h.m² (AQUINO, 2011).

Nanofiltração
É um processo onde ocorre a difusão de certas soluções iônicas (como sódio e cloretos), predominantemente íons monovalentes, pois a pressão osmótica influencia o fluxo.
A pressão necessária para operar varia entre 500 kPa e 3500 kPa e, o diâmetro dos poros da membrana é da ordem de 0,001 µm e, possui taxa de escoamento de 20 a 30 L/h.m² (AQUINO, 2011).

Osmose Reversa
A osmose reversa é um processo que visa separar solutos iônicos (orgânicos e inorgânicos) e macromoléculas de correntes aquosas (BRIÃO, 2007).
A osmose reversa, de caráter físico-químico e mecânico, permite que ocorra a passagem da solução de menor concentração de sais em direção à solução de maior concentração, uma vez que estas estejam separadas por uma membrana semipermeável. O fluxo ocorre até que se estabeleça um equilíbrio e uma diferença de níveis entre as duas soluções, a qual se denomina pressão osmótica. Na concepção de operação de módulos de osmose reversa, emprega-se membranas sintéticas, enquanto que o processo natural da osmose é invertido mediante a aplicação mecânica de uma pressão superior a osmótica do lado da solução mais concentrada, fazendo com que gere um fluxo no sentido da solução de menor concentração salina (AMORIM, 2001); (NASCIMENTO, 2004).
Quando duas soluções, uma diluída e outra concentrada, encontram-se separadas por uma membrana semipermeável, sucede um fluxo de solvente por intermédio desta membrana da solução diluída para a solução concentrada, em razão de uma diferença de potencial químico do solvente em ambas as soluções, ocasionando um gradiente de potencial químico entre ambos os lados da membrana (BETTIOL, 2004).
O fluxo de solventes segue no sentido de menor potencial químico até que o equilíbrio osmótico seja alcançado. Conforme o solvente passa para a solução mais concentrada, gera um aumento de pressão na membrana no lado desta solução. Pelo potencial químico também ser função da pressão, pode-se alcançar um estágio em que a queda do potencial químico do solvente, em virtude da presença do soluto, seja equivalente ao aumento do potencial químico em consequência ao aumento de pressão no sistema. Neste caso, não haverá mais força motriz para o transporte preferencial do solvente puro (ou da solução mais diluída) na direção da solução mais concentrada. Com isso, o equilíbrio osmótico é atingido e a diferença de pressão entre ambos os lados da membrana é definida como a diferença de pressão entre as duas soluções e, define-se como sendo a diferença de pressão osmótica (??) (SYDNEY, 1999); (BETTIOL, 2004).

Pós-Tratamento
Posterior ao processo de dessalinização da água do mar, faz-se necessário realizar um pós-tratamento. A etapa de pós-tratamento consiste em uma estabilização da água, onde se aplica três processos: remineração, ajuste do pH e desinfecção.
O processo de remineralização tem como objetivo a inspeção e correção de sais minerais fundamentais na água potável. Após o processo de osmose, a água pode conter baixos níveis de sais minerais em razão de este não ser um processo seletivo na remoção dos íons.
A organização Mundial (OMS) recomenda uma concentração de 10 mg/L de magnésio (Mg), 30 mg/L de cálcio (Ca) e 5 a 10 mg/L de Sódio (Na) na água potável. Alguns tipos de membranas para Osmose Reversa reduzem a quantidade destes minerais presentes na água, produzindo um teor muito baixo (LIBÂNIO, 2010).
O pH é uma medida que determina se a água é ácida ou alcalina. É um parâmetro que deve ser acompanhado para melhorar o processo de tratamento da água. A faixa recomendada de pH na água potável é de 6,0 a 9,5. A correção de pH se configura como a última etapa no pós-tratamento, sendo responsável pela adição de álcalis para ajustar o pH da água aos padrões recomendados. Os produtos que podem ser utilizados nesse processo são: cal virgem e hidratada, carbonato de sódio e hidróxido de sódio (LIBÂNIO, 2010).
O processo de desinfecção visa evitar que a água seja contaminada após sua dessalinização, devido o armazenamento ou até mesmo a distribuição da água na residência. Esta etapa consiste na adição de um agente químico, o cloro líquido (Cl), que reage com a água formando o ácido hipocloroso (HCIO), responsável por evitar a formação de trihalometanos, compostos formados por matéria orgânica em contato com a água (LIBÂNIO, 2010).
O cloro é um agente bactericida, com o objetivo de evitar bactérias e outros microrganismos que podem eventualmente estar presente na água após o processo de dessalinização, decorrente de uma contaminação no armazenamento e distribuição. A água deve conter, de acordo com o Ministério da Saúde, uma concentração mínima de 0,2 mg/l (miligramas por litro) de cloro residual.

Vantagens e desvantagens
Apesar da técnica de dessalinização em larga escala propiciar inúmeras vantagens, deve-se apontar algumas adversidades, tais como: elevado custo de construção e operação, alto consumo de energia elétrica e a produção de água residuária (rejeito) ao final do processo. Mediante a esses fatores, a dessalinização se torna inviável em regiões que carecem de energia elétrica e infraestrutura, bem como a falta de verba do governo para investir em estudos e pesquisas nesta área.
Em países desenvolvidos isto não aparenta ser um problema, porém a produção e destino do rejeito produzido ainda têm grande impacto no meio ambiente. Na maior parte dos casos, os rejeitos são despejados em poços de grande profundidade ou no próprio mar. Com o tempo, a inserção desses efluentes altamente poluentes levam a contaminação do solo e lençol freático.
Os dessalinizadores de pequeno porte apresentam as mesmas finalidades que os industriais de grande porte, porém estes têm o propósito de suprir apenas a demanda domiciliar, minimizando os custos de implantação, consumo de energia elétrica, produção de efluentes, bem como a otimização de espaço.
Outros fatores que contribuem para a viabilidade dos dessalinizadores de pequeno porte são automação de alto nível, modularidade, praticidade e eficácia do processo.

Sustentabilidade
O processo de dessalinização, assim como outras técnicas de tratamento da água, precisa ter uma fundamentação sustentável em sua base de eficiência. A crise hídrica mundial está diretamente relacionada com a falta de um projeto sustentável no manejo e consumo de água. Embora 70% da superfície terrestre seja coberta de água, por volta de 97% está presente nos mares, portanto é salgada. Dos 3% de água doce, apenas 1% está disposta para consumo próprio. Além da baixa disponibilidade de água doce, a crise hídrica se agrava mediante distribuição desprimorada pelo mundo.
Com a dessalinização é possível obter acesso a água potável com maior abundância, porém em contrapartida, é necessária atenção especial ao rejeito produzido por esse processo. Em países que dispõe dessa técnica em escala industrial, na maior parte o rejeito é descartado nos oceanos ou injetados em poços de grande profundidade. O retorno do rejeito em águas marítimas seria à alternativa ideal, considerando o alto poder de diluição dos oceanos, porém, é necessário considerar a fragilidade de cada ecossistema. Devido à alta concentração de sal nos rejeitos as vidas marinhas podem ser afetadas.
Outras alternativas estão sendo estudadas, como: bacias de evaporação, redução de volume do rejeito por plantas aquáticas, bacias de percolação e irrigação de plantas halófitas (PORTO, AMORIM e SILVA, 2001).
De acordo com Mickley (2004), deve-se ter em vista diversos fatores importantes ao se desfazer dos rejeitos da dessalinização, isto é, as disponibilidades locais (terra, compatibilidade das águas receptoras e distância), as disponibilidades regionais (geologia, leis estaduais e federais, geografia e clima), o volume de concentrado, os custos financeiros, a opinião pública e a permissibilidade.
Quando se trata de dessalinizadores de pequeno porte, como alguns modelos implantados no Nordeste brasileiro, outras alternativas não usuais são tomadas referente aos rejeitos. Sem receber qualquer tratamento, está sendo despejado no solo, propiciando alto acúmulo de sais nas camadas superficiais do terreno. Este depósito impróprio pode trazer em curto espaço de tempo sérios problemas para as comunidades, tais como: modificação na estrutura do solo, que o deixa propício a futuras erosões, toxicidade às plantas locais, causadas pelos íons cloreto, sódio e boro, altamente presentes nos rejeitos. Outro futuro problema, o solo local, com o tempo pode-se tornar impróprio para plantio. Devido ao aumento da concentração de sais tem-se maior retenção de água no solo e menor disponibilidade para plantas e vegetais, assim em vez de absorver a planta poderá perder água do seu interior para o solo.
Outras alternativas para dessalinizadores de pequeno porte estão sendo analisadas e aplicadas em algumas regiões do país, como por exemplo: uso do rejeito na irrigação de tomate cereja, que por sua vez apresenta reduzida perda no rendimento dos frutos, diluição do rejeito na água usada para sistemas hidropônicos e irrigação agrícola (SILVA, DIAS, et al., 2011).

Conclusões
1 - Com a escassez de água potável, a dessalinização de águas marítimas ou salobras ganhou mais relevância no mundo e no Brasil na última década em virtude do constante crescimento populacional, industrial e agropecuário.
2 - Existem diversas técnicas de dessalinizar água salobra, entretanto, considerações econômicas e ambientais devem ser levadas em conta quanto às aplicações e finalidades de cada uma.
3 - Dentre os sistemas de dessalinização, o processo de Osmose Reversa é o mais viável e recomendado, sendo atualmente o mais empregado em diversas usinas do ramo.
4 - O processo de Osmose Reversa propicia inúmeras vantagens e benefícios comparado aos processos tradicionais de dessalinização, tais como: remoção de contaminantes prejudiciais à saúde, automação de alto nível, taxa de rejeição de até 99%, modularidade, praticidade e eficácia do processo.
5 - O processo de Osmose Reversa não é apenas vantagens devido ao alto custo de investimento, alto consumo energético e o subproduto, ou seja, o rejeito.
6 - Quando o tema é sustentabilidade ambos dessalinizadores, de pequeno e grande porte, produzem efluentes ao final do processo, no entanto, os de pequeno porte geram menos resíduo. A solução ideal é o investimento em estudos e pesquisas a fim de minimizar os impactos deste no meio ambiente, evitando futuras consequências.
7 - As águas residuais, quando despejadas diretamente no oceano, tem um impacto negativo nos ecossistemas marinhos em virtude da alta concentração presente nestas, sendo tóxicos a todos os seres marinhos.
8 - Outras alternativas para o descarte do rejeito estão sendo estudadas, dentre estas estão, bacias de evaporação, redução de volume do rejeito por plantas aquáticas e irrigação de plantas halófitas.
9 - Fatores importantes devem ser considerados ao se desfazer dos efluentes gerados, isto é, as disponibilidades locais e regionais, o volume de concentrado, custos financeiros, a opinião pública e a permissibilidade.

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