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Osmose reversa com energia fotovoltaica para tratamento de águas residuais

A osmose reversa para tratamento de água, pode ser maximizada com menor consumo de energia.

Imagem: Annabel, wikimedia commons

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A osmose reversa para tratamento de água pode ser maximizada com menor consumo de energia, alimentando-a com energia solar fotovoltaica, de acordo com um estudo recente de pesquisadores da Universidade Mohammed V de Rabat (Marrocos).

Comparada aos processos térmicos, a osmose reversa pode ser usada para remover quase todos os poluentes e substâncias nocivas no tratamento de água com um custo de capital menor, bem como um custo geral. No entanto, seus altos requisitos de energia têm limitado a difusão dessa tecnologia para essas aplicações. As bombas de osmose reversa de alta pressão normalmente requerem um consumo de energia entre 4 kWh / m3 e 19 kWh / m3, dependendo do tamanho das unidades industriais.

O grupo marroquino afirma que a combinação de osmose reversa com geração de energia fotovoltaica pode ajudar a melhorar a rejeição de clorofenóis no processo de tratamento de água. Os clorofenóis são compostos orgânicos tóxicos incolores, fracamente ácidos, poluentes onipresentes no meio ambiente.

Os acadêmicos demonstraram uma unidade de osmose reversa com um módulo tubular contendo uma membrana composta de poliamida de filme fino enrolada em espiral e uma bomba de alta pressão. Módulos policristalinos e armazenamento de íons de lítio também foram incluídos na modelagem.

Eles usaram um método de rede neural artificial (RNA) para analisar os parâmetros operacionais da osmose reversa na rejeição do clorofenol e no consumo de energia. Isso inclui a taxa de alimentação, a concentração inicial de clorofenol, a temperatura, a pressão inicial e a taxa de recuperação de água.

“As águas residuais fortemente carregadas com clorofenol requerem uma baixa pressão de alimentação e uma alta taxa de recuperação de água para evitar ou reduzir o fenômeno de obstrução da membrana”, disseram os pesquisadores.

A confiabilidade do modelo de RNA foi realizada por uma série de testes baseados em duas grandezas estatísticas. Um deles foi o coeficiente de correlação, que é uma medida estatística da força da relação entre os movimentos relativos de duas variáveis. O outro foi o erro quadrático médio (MSE), que é uma métrica de avaliação de modelo frequentemente usada com modelos de regressão.

Usando esse modelo, os cientistas calcularam a quantidade de água produzida, a rejeição do clorofenol e o consumo de energia fotovoltaica.

“Os resultados mostraram que os valores ótimos obtidos, relativos à pressão de alimentação de 9.713 atm, a taxa de recuperação de água de 40%, a vazão operacional de 10-4 m3 / se a temperatura de 40 C, poderiam eliminar os 91 % de clorofenol com consumo de energia de 0,8 kWh / m3 ”, afirmaram os cientistas. “Este consumo permitiu deduzir que um painel solar fotovoltaico com uma potência máxima de 280 Wp e uma bateria de 9,22 kWh é suficiente para produzir 1 m3 / dia.”

Todos esses valores são considerados ótimos pelo grupo, que afirma que a osmose reversa para tratamento de água com energia solar tem grande potencial, principalmente em países ensolarados como o Marrocos.

Em sua próxima etapa, os cientistas planejam fazer uma análise técnico-econômica para avaliar o investimento e os custos operacionais do sistema de osmose reversa. Eles apresentaram suas descobertas no artigo “Estudo paramétrico para melhorar o desempenho do processo de tratamento de águas residuais, por sistema de osmose reversa- fotovoltaica”, que foi publicado recentemente na Applied Water Science .

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