A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de todas as espécies que habitam a Terra.
No organismo humano a água atua como veículo para a troca de substâncias e para a manutenção da temperatura, representando cerca de 70% da massa corporal. Além disso, é considerada solvente universal e é uma das poucas substâncias que encontramos nos três estados físicos: gasoso, líquido e sólido. É impossível imaginar como seria o nosso dia-a-dia sem ela.
Os alimentos que ingerimos dependem diretamente da água para a sua produção. Necessitamos da água também para a higiene pessoal, para lavar roupas e utensílios e para a manutenção da limpeza de nossas habitações. Ela é essencial na produção de energia elétrica, na limpeza das cidades, na construção de obras, no combate a incêndios e na irrigação de jardins, entre outros. As indústrias utilizam grandes quantidades de água, seja como matéria-prima, seja na remoção de impurezas, na geração de vapor e na refrigeração. Dentre todas as nossas atividades, porém, é a agricultura aquela que mais consome água – cerca de 70% de toda a água consumida no planeta é utilizada na irrigação.
A ameaça da falta de água, em níveis que podem até mesmo inviabilizar a nossa existência, pode parecer exagero, mas não é. Os efeitos na qualidade e na quantidade da água disponível, relacionados com o rápido crescimento da população mundial e com a concentração dessa população em megalópoles, já são evidentes em várias partes do mundo. Dados do Fundo das Nações Unidas para a Infância (Unicef ) e da Organização Mundial da Saúde (OMS) revelam que quase metade da população mundial (2,6 bilhões de pessoas) não conta com serviço de saneamento básico e que uma em cada seis pessoas ainda não possui sistema de abastecimento de água adequado. As projeções da Organização das Nações Unidas indicam que, se a tendência continuar, em 2050 mais de 45% da população mundial estará vivendo em países que não poderão garantir a cota diária mínima de 50 litros de água por pessoa. Com base nestes dados, em 2000, os 189 países membros da ONU assumiram como uma das metas de desenvolvimento do milênio reduzir à metade a quantidade de pessoas que não têm acesso à água potável e saneamento básico até 2015.
Mesmo em países que dispõem de recursos hídricos abundantes, como o Brasil, não estão livres da ameaça de uma crise. A disponibilidade varia muito de uma região para outra. Além disso, nossas reservas de água potável estão diminuindo. Entre as principais causas da diminuição da água potável estão o crescente aumento do consumo, o desperdício e a poluição das águas superficiais e subterrâneas por esgotos domésticos e resíduos tóxicos provenientes da indústria e da agricultura.

2. Propriedades da água
2.1 Definições físico-químicas
Segundo Braga (2005) a água é uma das poucas substâncias inorgânicas a se apresentar no estado líquido nas condições normais de temperatura e pressão.
Sua densidade tem valores relativamente elevados (cerca de oitocentas vezes maior que a do ar), existindo uma interface bem definida entre o meio aquático superficial e a atmosfera.
A densidade da água pode variar com a temperatura, a concentração de substâncias dissolvidas e a pressão. Entretanto estas variações de densidade observadas no meio aquático em decorrência desses fatores são relativamente pequenas, mas suficientemente elevadas para gerar fenômenos importantes do ponto de vista ambiental.
A concentração de sais dissolvidos também afeta a densidade da água. Como exemplo, pode ser citada a densidade da água do mar que é cerca de 2% maior que a densidade da água pura nas condições normais de temperatura e pressão devido à presença de sais.
De acordo com Braga (2005), o calor específico da água é bastante elevado, de modo que ela pode absorver ou liberar grandes quantidades de calor à custa de variações de temperatura relativamente pequenas.
A penetração de luz em meios aquáticos é afetada por diversos fatores, dentre eles destacam-se a cor e a turbidez do meio.
Em razão da maior concentração de sais dissolvidos, a água do mar apresenta menor concentração de saturação de gases dissolvidos do que a água doce para as mesmas condições de temperatura e pressão.
O pH é a medida de acidez ou alcalinidade relativa de uma determinada solução. Seu valor para a água pura a 25°C é igual a 7 variando entre 0 e 7 em meios ácidos, e entre 7 e 14 em meios alcalinos.

2.2 Qualidade necessária para consumo humano
A água usada para abastecimento doméstico deve apresentar características sanitárias e toxicológicas adequadas, tais como estar isenta de organismos patogênicos e substâncias tóxicas, para prevenir danos à saúde e ao bem-estar do homem.
Água potável é aquela que não causa danos à saúde nem prejuízo aos sentidos. A aparência da água deve ser um fator a ser considerado pelo consumidor, porém não existe uma relação biunívoca entre aspecto e qualidade da água, pois a qualidade é dependente tanto das substâncias dissolvidas quanto dos organismos patogênicos nela existentes.

2.3 Indicadores físicos de qualidade da água
Cor – a cor da água é constituída por luz refletida, podendo ser classificada como cor real e cor aparente. A cor real está associada a substâncias dissolvidas na água e pode afetar a penetração da luz. A cor aparente está associada a reflexos originados na paisagem ao redor do corpo d’água e à cor do seu fundo, se esse for visível da superfície.
Turbidez – possui a propriedade de desviar raios luminosos e é decorrente da presença de materiais em suspensão na água, finamente divididos ou em estado coloidal, e de organismos microscópicos.
Sabor e odor – são associados à presença de poluentes industriais ou outras substâncias indesejáveis, tais como matéria orgânica em decomposição e algas.
A cor e a turbidez elevadas podem tornar a água imprópria ao consumo humano pelo aspecto estético ou por manchar roupas e aparelhos sanitários. Águas com sabor e odor acentuados são rejeitadas para consumo humano.

2.4 Indicadores químicos de qualidade da água
Segundo Braga (2005), as características químicas da água ocorrem em função da presença de substâncias dissolvidas, que em geral só podem ser medidas analiticamente. Dentre as características químicas da água, seguem aquelas que merecem ser destacadas:
Salinidade – o conjunto de sais normalmente dissolvidos na água, como bicarbonatos, cloretos, sulfatos e, em menor quantidade, pelos demais sais, pode conferir à água sabor salino e características incrustantes. O teor de cloreto pode ser indicativo de poluição por esgotos domésticos.
Dureza – é a característica conferida à água pela presença de sais de metais alcalino-terrosos (cálcio, magnésio, etc.) e alguns outros metais em menor intensidade. A dureza é caracterizada pela extinção da espuma formada pelo sabão, índica uma reação mais complexa, que dificulta por exemplo a lavagem de utensílios domésticos e roupas, criando problemas higiênicos. As águas duras, por causa de condições desfavoráveis de equilíbrio químico, podem incrustar nas tubulações de água quente, radiadores de automóveis, hidrômetros, caldeiras, etc.
Alcalinidade – ocorre devido à presença de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, quase sempre, vindos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos (sódio, potássio, cálcio, magnésio, etc.).
Corrosividade – a tendência da água de corroer os metais pode ser devida à presença de soluções de oxigênio, gás carbônico e gás sulfídrico.
Ferro e manganês – o ferro, com certa frequência associado ao manganês, confere sabor e coloração avermelhada à água, decorrente de sua precipitação.
Impurezas orgânicas, nitrogênio e cloretos – as impurezas orgânicas são aplicáveis aos constituintes de origem animal ou vegetal que podem indicar poluição.
Características benéficas – a dieta humana exige certa concentração mineral nas águas de consumo fisiológico. Por exemplo, são necessários 2mg de cobre e 6mg a 10mg de ferro diariamente. Os teores de iodo e flúor utilizados nas águas de alimentação de certas regiões têm contribuído para a redução de doenças como o bócio e cáries dentárias.
Compostos tóxicos – a presença de alguns elementos ou compostos químicos na água podem torná-la tóxica, a exemplo podem ser citados cobre, zinco, chumbo, cianetos, cromo hexavalente, cádmio, arsênio, selênio, prata, mercúrio, bário, etc.
Fenóis – os fenóis e seus compostos existentes em resíduos industriais, além de serem tóxicos, causam problemas em sistemas de tratamento de água, pois combinam-se com o cloro para produzir odor e sabor desagradáveis.
Detergentes – causam sabor desagradável, formação de espuma em água agitadas, problemas em estações de tratamento de água em virtude da espuma e da toxicidade, quando em teores mais elevados.
Agrotóxicos – são tóxicos ao homem, aos peixes e a outros animais quando em concentrações mais elevadas do que as consideradas críticas.
Radioatividade – o desenvolvimento da indústria nuclear traz problemas de aumento da radioatividade ambiente, sendo que as águas da chuva poderão carregar a contaminação.

3. Processos e Tecnologias de Dessalinização
3.1 Dessalinização de água
Conforme Urrows (1975), os processos de dessalinização de água se dividem em duas grandes categorias. Em primeiro lugar está a dos processos em que se extrai a água e se deixa um resíduo de salmoura concentrada, tendo como exemplos a destilação, a separação por congelamento, extração por solventes, a osmose reversa e a hidratação de gases. Estes processos se aplicam preferencialmente à água do mar. Na segunda categoria se encontram os processos que extraem o sal e deixam água potável, tais como: eletro diálise e troca iônica. Estes processos são intrinsecamente mais econômicos para purificar água salobra.
Para a remoção de pequenas partículas e sais dissolvidos são usados sistemas de separação por membranas, os quais utilizam um método diferente da filtração convencional. Este método é denominado "Crossflow membrane filtration" e compreende a utilização de uma corrente de alimentação pressurizada fluindo paralelamente à superfície da membrana. Uma parcela dessa corrente atravessa a membrana, deixando para trás as partículas rejeitadas que se juntam à parcela remanescente da corrente de alimentação. Como existe um fluxo contínuo junto à superfície da membrana, as partículas rejeitadas não se acumulam, mas pelo contrário, são levadas pela corrente que constitui o concentrado. Portanto, uma corrente de entrada ou alimentação é dividida em duas correntes de saída: a solução que passou através da superfície da membrana (permeado) e a corrente concentrada remanescente (concentrado ou rejeito).
O processo ideal de dessalinização deve consumir pouca energia e ter baixos custos de funcionamento e manutenção. Todos estes fatores não ocorrem simultaneamente em qualquer processo baseado na tecnologia de filtração, por isso devem ser analisados para obter o grau de satisfação desejado.

3.1.1 Macrofiltração
A Macrofiltração convencional dos sólidos suspensos é efetuada pela passagem de uma solução de alimentação em uma direção perpendicular ao meio filtrante, criando uma única corrente de saída. Exemplos de tal disposição de filtração incluem filtros de areia, filtros de cartucho, filtros de carvão ativado, etc. A capacidade de separação da Macrofiltração é, geralmente, limitada a partículas suspensas de tamanho superior a 1 mícron.

3.1.2 Destilação
Em termos simples a destilação imita a natureza pela aplicação de calor para ferver a água deixando o sal para traz e posteriormente condensando o vapor em forma de água pura.
Há variações modernas deste antigo processo, tais como: a destilação instantânea em várias etapas, a destilação de efeito múltiplo, a destilação por compressão de vapor com circulação forçada ou ainda várias combinações destes sistemas.
A destilação é o principal sistema utilizado hoje em todo o mundo para purificar água salgada e o processo instantâneo de várias etapas é a sua versão mais popular.
No processo de destilação instantânea em várias etapas se introduz água do mar pré-aquecida em um recipiente à baixa pressão. Quando a água entra neste recipiente, a baixa pressão a faz ferver e se converter em vapor que se condensa em seguida. Essa operação se repete sucessivamente em uma série de recipientes semelhantes, com um vácuo cada vez maior e com temperaturas mais baixas.

3.1.3 Microfiltração
De acordo com Dionisi (2006), as membranas de microfiltração podem ser consideradas como filtros absolutos, com o diâmetro dos poros variando de 0,1?m a 3?m, podendo ser fabricadas em polímeros, metais ou cerâmicas. O diferencial de pressão utilizado para promover a separação dos contaminantes está na faixa de 0,3 até 1,7 bar. Apresenta capacidade para remover partículas com tamanhos entre 0,1 e 1 mícron, porém não retém as macromoléculas e sólidos dissolvidos.
Além de ser utilizado para a remoção de colóides, o processo de microfiltração com a utilização de agentes complexantes de alto peso molecular, é capaz de remover metais dissolvidos de soluções diluídas.
No processo de tratamento por microfiltração pode-se obter um concentrado que representa menos de 5% do volume alimentado ao sistema, com uma concentração de sais que pode chegar a 70% em sólidos.

3.1.4 Ultrafiltração
No processo de ultrafiltração as membranas apresentam um diâmetro de poro significativamente menor que 0,1?m e, em consequência disto, a pressão de operação necessária para que se obtenha um fluxo aceitável de permeado é significativamente maior que para o processo de microfiltração, devendo-se trabalhar com valores na faixa de 0,7 a 6,9 bar. Apresenta capacidade para remover partículas com tamanhos entre 0,002 e 0,1 mícron, já incluindo as macromoléculas, porém ainda ocorre passagem de moléculas menores e sais dissolvidos.
Com o diâmetro de poro nessa ordem de grandeza, o processo de ultrafiltração se mostra adequado para a remoção de coloides e compostos orgânicos com alto peso molecular.
Da mesma forma que para o processo de microfiltração, no processo de ultrafiltração também serão geradas duas correntes distintas, observando-se que o permeado terá uma melhor qualidade.

3.1.5 Nanofiltração
Os sistemas de nanofiltração são capazes de remover compostos orgânicos com uma massa molecular variando entre 250 e 1000g/mol além de partículas com tamanhos na faixa de 1 nanômetro e alguns sais, geralmente bivalentes, operando com uma pressão superior à utilizada no processo de ultrafiltração.
Estes sistemas funcionam de forma adequada como abrandadores, sem apresentar os problemas de poluição associados aos processos convencionais, apresentando como vantagem adicional a possibilidade de remoção de compostos orgânicos.

3.1.6 Osmose reversa
Dos processos apresentados até o presente momento, o processo de osmose reversa talvez seja o mais discutido atualmente.
A tecnologia de osmose reversa teve aplicação pratica como operação unitária no final da década de 50 e início da década de 60, principalmente para dessalinização da água do mar e água salobra, para posteriormente ser aplicada nas indústrias, com o objetivo de reduzir o consumo de água e energia, controle da poluição e recuperação de metais úteis.
O processo de funcionamento dos sistemas por osmose reversa é significativamente diferente dos processos de separação apresentados, o fluxo de água da solução mais concentrada passa para a mais diluída através de uma membrana semipermeável por uma diferença de pressão causada na alimentação, daí o termo osmose reversa.
É importante observar que o processo de osmose reversa é adequado para o tratamento de efluentes que contenham espécies dissolvidas, que só poderiam ser tratados pelo processo de destilação.
O processo de osmose reversa é aplicado para o tratamento de efluentes com uma concentração de sais dissolvidos variando de 5mg/L até 34.000mg/L, podendo-se obter uma recuperação de água superior a 90%, em relação ao volume de efluente alimentado ao sistema.
A taxa de rejeição de sais é superior a 99% para muitos íons enquanto a recuperação de água por módulo de osmose chega no máximo a 75%, sendo que a pressão de operação do sistema pode variar de 3,4 a 69bar.
Os sistemas de osmose reversa não podem garantir a obtenção de água estéril, nem totalmente isenta de partículas. De qualquer modo a remoção de bactérias e partículas será sempre maior que 99,9%. Considerando-se que a maior parte dos contaminantes orgânicos da água potável tem peso molecular acima de 300, sua remoção será a mesma, tanto no caso da osmose reversa como no da destilação. Os contaminantes com peso molecular abaixo de 100, porventura existentes na água de alimentação, são também em geral mais voláteis, que equivale dizer que estarão presentes na mesma proporção em água destilada ou desmineralizada.

3.1.7 Eletrodiálise
De forma semelhante ao processo de osmose reversa, o processo de eletrodiálise purifica e concentra uma determinada solução, por meio de um fluxo preferencial através de uma membrana semipermeável.
Contudo, a transferência de massa através da membrana que separa as soluções é devida a uma diferença de potencial elétrico, aplicado entre as membranas e ainda, são as espécies iônicas, presentes nas soluções, que permeiam através da membrana.
É importante observar que o processo de eletrodiálise, só é adequado para promover a separação de compostos iônicos, não sendo indicado para efluentes que contém contaminantes, compostos moleculares e substâncias em suspensão.
A Figura 6 mostra os diversos processos para retirar os diferentes materiais dissolvidos na água salobra e do mar.

Referências bibliográficas:
BENEDITO BRAGA, Et al. Introdução a Engenharia Ambiental 2ªedição, São Paulo, Editora Pearson Prentice Hall, 2005.
FABIO DIONISI Engenharia de Processos Químicos Aplicados em Projetos de Indústrias Químicas, São Paulo, Editora IPEA, 2006.
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GRACE M. URROWS Energia Nuclear para la Desalinizacion 2ª edição, Estados Unidos, Editora ATOMIC ENERGY COMMISSION, 1975.
Ministério do Meio Ambiente – endereço http://www.mma.gov.br/ acessado em 26 de outubro de 2017.
R. NORRIS SHREVE; JOSEPH A. BRINK, JR. Indústrias de Processos Químicos 4ª edição Editora GUANABARA, 1977.