Adaptação às mudanças climáticas

Adaptação às mudanças climáticas. As mudanças climáticas afetarão o acesso à água doce. Como vamos lidar?
As soluções locais manterão o precioso recurso fluindo.

No final de 2017, após anos de declínio nos níveis das barragens e chuvas escassas, a cidade da Cidade do Cabo, na África do Sul, estava em uma grave crise hídrica.
O governo alertou para o Dia Zero, quando os níveis de água seriam tão baixos que teriam que interromper o acesso das famílias.
Em antecipação, desviou a água da agricultura e limitou os residentes a 50 L de líquido precioso por dia.
Os moradores fizeram sua parte reciclando a água da lavanderia, tomando menos banho e higienizando em vez de lavar as mãos.
A campanha funcionou: em junho de 2018, a seca diminuiu o suficiente para que as autoridades cancelassem a emergência.
Enquanto isso, os moradores se tornaram muito mais eficientes com o uso da água, e a cidade adotou estratégias eficazes de economia de água, como a redução da pressão da água.

O espectro de um “Dia Zero” ainda aparece na Cidade do Cabo e em muitos lugares do planeta.
Em parte por causa das mudanças climáticas, a escassez de água pode deslocar até 700 milhões de pessoas até 2030, segundo as Nações Unidas. E em todo o mundo, é mais provável que as pessoas sintam os efeitos das mudanças climáticas através do seu impacto na água potável.
À medida que a disponibilidade de água em áreas mais secas diminui, os interesses industriais, agrícolas e municipais competem por água de qualidade cada vez mais baixa.
A purificação da água pode ser cara, portanto, químicos e engenheiros estão trabalhando para produzir tecnologias mais baratas e mais eficientes em termos de energia, que serão mais amplamente acessíveis.
“Ter acesso à água em si de qualquer qualidade está se tornando um desafio em regiões secas”, diz David Dzombak, chefe do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Carnegie Mellon.

As usinas de dessalinização já são comuns em áreas costeiras, como o Golfo Arábico, e estão se tornando mais atraentes em lugares como o interior do Texas, onde as águas subterrâneas são salobrase é imperiosa a adaptação às mudanças climáticas.
Mas as fábricas custam centenas de milhões de dólares para serem construídas.
A água que produzem é cara, variando muito, dependendo do preço da energia, de US$ 1,30 a US$ 2,60 por 1.000 L.

Como uma pequena nação insular, Cingapura aprendeu com sua história de insegurança hídrica e investiu em tecnologias de dessalinização que reduzem sua dependência de água importada.
Em 2018, foi inaugurada a Usina de Dessalinização de Tuas, no valor de 153 milhões de dólares, a terceira das cinco plantas planejadas do país. Com a adição desta planta, que pode limpar água o suficiente para 200.000 famílias, Cingapura pode atender 30% das necessidades de água do país por meio de dessalinização.
A Global Water Intelligence premiou a instalação de dessalinização do ano da última geração em 2019. A planta de Tuas pré-tratamento de água do mar usando ar dissolvido e membranas semipermeáveis para prolongar a vida útil de suas membranas de osmose reversa.
Ele usa cerca de 3,5 kW h para produzir 1.000 L de água limpa, e o teto é parcialmente coberto por células solares para compensar uma pequena parte de suas necessidades de energia.
Grande parte do custo da dessalinização é energia, e atualmente os residentes de Cingapura pagam US $ 2,74 por 1.000 L por uma mistura de água local, recuperada, importada e dessalinizada.
O Conselho de Serviços Públicos, a agência nacional de água de Cingapura, está conduzindo um processo de desionização que pode reduzir pela metade os requisitos de energia do processo.
Ainda a ser abordada é a produção de salmoura tóxica.

DESSALINIZAÇÃO
A planta de dessalinização de Tuas usa uma combinação de flutuação de ar dissolvido, na qual as impurezas são agrupadas e empurradas para a superfície e ultrafiltração através de membranas semipermeáveis para tratar a água antes da osmose reversa.
Esse pré-tratamento prolonga a vida útil das membranas de osmose reversa de semanas para meses.

Nas regiões com poucos recursos, a prioridade para adaptação às mudanças climáticas é remover os agentes de doenças infecciosas do suprimento de água.
Filtros fabricados localmente, feitos com materiais abundantes, podem remover patógenos como o rotavírus da água potável.
Para que a tecnologia seja eficaz, as pessoas devem poder montá-la localmente a um custo baixo.

FILTRAGEM
Um filtro de areia ou algodão misturado com um extrato aquoso de sementes de Moringa secas e esmagadas pode remover vírus e bactérias da água potável.
O processo é de baixo custo e não usa eletricidade.

Manish Kumar, da Universidade do Texas em Austin, Stephanie B. Velegol, da Universidade Estadual da Pensilvânia e colegas desenvolveram um filtro protótipo que se baseia em extratos das sementes de plantas de Moringa , encontradas em regiões tropicais e subtropicais do sul da Ásia ( Environ. Sci. Technol. 2019, DOI: 10.1021 / acs.est.9b03734 ).
Essas áreas também são pontos quentes para doenças transmitidas pela água.
Um filtro feito misturando areia ou algodão com o extrato retira bactérias e vírus da água.
O filtro é destinado ao uso residencial ou comunitário. Custa menos de US$ 2 por pessoa por ano e não requer energia: o filtro depende da gravidade para puxar a água.
Atualmente, a equipe está trabalhando no ajuste fino do filtro para evitar interferência de matéria orgânica.

Em regiões remotas da África, Oriente Médio e Austrália, onde o sol é abundante, mas a água e a energia limpas são excelentes, as unidades modulares de purificação fotovoltaica podem fornecer às pequenas comunidades o recurso precioso.
Esses sistemas usam energia solar para purificar chuva contaminada, água subterrânea salobra ou água do mar.

PURIFICAÇÃO POR ENERGIA SOLAR
Neste dispositivo híbrido de destilação de membrana fotovoltaica, a água da fonte é limpa à medida que evapora através de uma membrana. A água salobra é descarregada para manter o sistema limpo.

Os esforços nessa área são abundantes.
A Epiphany Water Solutions, com sede em Pittsburgh, projetou unidades de purificação que usam energia solar concentrada para destilar água contaminada.
Separadamente, uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, liderada por Steven Dubowsky, implementou com sucesso uma unidade de osmose reversa movida a energia solar para fornecer água potável à vila mexicana de La Mancalona.
Ambas as unidades são projetadas para atender às necessidades de algumas centenas de pessoas por uma fração do custo da água engarrafada.
No verão passado, uma equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah relatou um método para aproveitar o calor residual normalmente gerado pelas células solares para destilar a água potável ( Nat. Commun. 2019, DOI: 10.1038 / s41467-019-10817-6 ).

Talvez a melhor maneira de aumentar o suprimento de água seja reutilizar a água que temos.
Com tratamento intensivo, as águas residuais podem ser devolvidas às torneiras sem antes serem liberadas no ambiente.
O principal obstáculo para a adoção mais ampla desse método não é a tecnologia, mas a opinião pública – o processo às vezes chamado de “toalete para tocar”.
Nos EUA, até agora uma única fábrica foi construída, em Big Spring, Texas. Mas o método está ganhando força em outros Estados que enfrentam escassez de água, como a Califórnia.

A El Paso Water concluiu com êxito um programa piloto de tratamento de águas residuais em 2016, e os planos para uma instalação completa estão em andamento.
O método é barato comparado à dessalinização e custa tanto quanto o tratamento convencional em áreas ricas em água. A concessionária estima que a água da usina custará US$ 1,06 por 1.000 L, após considerar o custo de construção e operação por um período de 20 anos.

REUTILIZAÇÃO POTÁVEL DIRETA
El Paso, a planejada instalação de purificação de água avançada do Texas, tratará intensamente as águas residuais usando técnicas como osmose reversa antes de devolvê-las à distribuição de água potável.