Tecnologia de dessalinização de água do mar: aplicações e avanços

   A dessalinização da água do mar, como uma solução importante para o problema global da escassez de água, atraiu inúmeras instituições de pesquisa e empresas a investir recursos significativos em pesquisa e desenvolvimento. Com o contínuo avanço da tecnologia e a redução gradual dos custos, a tecnologia de dessalinização da água do mar está gradualmente se movendo do laboratório para a aplicação industrial em larga escala. Este artigo explorará o estado atual da aplicação da tecnologia na dessalinização da água do mar, os métodos principais e suas tendências de desenvolvimento. 

I. Visão Geral da Tecnologia de Dessalinização 
A dessalinização da água do mar refere-se a uma tecnologia que remove o sal da água do mar por meio de uma série de processos, obtendo assim água doce. Esta tecnologia não é afetada pelo tempo, localização ou clima e pode aumentar a quantidade total de água doce, fornecendo um forte suporte para resolver o problema da escassez de água. Globalmente, mais de cem instituições de pesquisa em mais de dez países se dedicam à pesquisa de dessalinização da água do mar e desenvolveram vários tipos de instalações de dessalinização da água do mar com diferentes estruturas e capacidades. Essas instalações são amplamente distribuídas em áreas costeiras, fornecendo um fornecimento estável de água doce para residentes locais e produção industrial. 

II. Tecnologias de Dessalinização Principais 
Atualmente, as principais tecnologias de dessalinização no mercado incluem principalmente duas categorias: método de destilação e método de membrana. 
A destilação é um método que envolve o aquecimento da água do mar para fazê-la evaporar, condensando e coletando o vapor para obter água doce. Este método tem uma longa história e tecnologia madura, incluindo principalmente destilação de múltiplos estágios (MSF), multi-efeito de baixa temperatura (LT-MED) e tecnologias de destilação por vapor sob pressão (MVC). As tecnologias de destilação de múltiplos estágios e multi-efeito de baixa temperatura usam principalmente vapor como fonte de calor e são frequentemente combinadas com usinas de energia, extraindo o vapor residual das turbinas para produzir água destilada. A tecnologia de destilação por vapor sob pressão utiliza a tecnologia de evaporação por bomba de calor e usa apenas energia elétrica, tornando-a adequada para regiões insulares sem fontes de calor. 
A tecnologia de dessalinização da água do mar baseada em membrana é representada principalmente pela tecnologia de osmose reversa (RO). Esta tecnologia utiliza membranas semipermeáveis, permitindo que a água passe sob pressão, retendo sal e impurezas. Com a contínua melhoria dos materiais de membrana e a redução dos custos de fabricação, a tecnologia de osmose reversa tornou-se um dos métodos principais para a dessalinização da água do mar. Os dispositivos modernos de osmose reversa normalmente usam elementos de membrana enrolados em espiral feitos de materiais compósitos poliméricos, apresentando alta capacidade de produção de água, baixo consumo de energia e facilidade de manutenção. 

III. Inovação Tecnológica e Desenvolvimento na Dessalinização da Água do Mar 
Nos últimos anos, a tecnologia de dessalinização da água do mar fez progressos significativos em áreas como inovação de materiais, otimização de processos e operação inteligente. 
Em termos de inovação de materiais, o desenvolvimento de novos métodos de adsorção compósitos e componentes seletivos de bomba iônica forneceu mais opções para a dessalinização da água do mar. Por exemplo, Israel fez avanços significativos no novo método de adsorção compósito, com uma matriz especial de óxido de ferro - carbono ativado com estrutura fractal capaz de formar uma adsorção altamente eficiente de íons cloreto em condições de temperatura normal. O projeto de água doce da UE aumentou a eficiência da dessalinização da água do mar em 45% por meio do desenvolvimento de componentes seletivos de bomba iônica. 
Em termos de otimização de processos, a aplicação de tecnologias inovadoras, como o método de dupla membrana, a tecnologia de pré-aquecimento da água residual e suplementação de água e a tecnologia de destilação por membrana, aprimorou ainda mais a eficiência e a economia da dessalinização da água do mar. Por exemplo, a tecnologia de pré-aquecimento da água residual e suplementação de água, pioneira pela Usina de Energia de Suhar em Omã, reduziu o consumo específico de energia do equipamento de evaporação de múltiplos estágios. A equipe do MIT e da Universidade de Xiamen fez novos progressos na tecnologia de destilação por membrana, respectivamente, adotando membranas de ar PTFE superhidrofóbicas e usando métodos de aprimoramento turbulento com irradiação ultrassônica para melhorar o fluxo e o desempenho de resistência ao sal dos componentes de destilação por membrana. 
Em termos de operação inteligente, com a aplicação de ferramentas digitais e o acúmulo de experiência em engenharia, a operação e a gestão de manutenção de projetos de dessalinização da água do mar tornaram-se mais refinadas e eficientes. Por exemplo, um teste piloto conduzido por uma equipe de pesquisa na província de Zhejiang sobre o modo de injeção de pulso de produtos químicos mostrou que um método de limpeza periódica de três frequências poderia reduzir a deposição de impurezas em 42%. O sistema de verificação cruzada adotado por uma usina de dessalinização da água do mar em Quanzhou, que está em operação há oito anos, reduziu significativamente os custos de manutenção. 

IV. Perspectivas Futuras da Tecnologia de Dessalinização 
No futuro, espera-se que a tecnologia de dessalinização da água do mar faça avanços tanto em dispositivos micro-portáteis quanto nos novos sistemas de circulação industrial para projetos em larga escala. Os dispositivos micro-portáteis desenvolvidos com base em princípios microfluídicos podem atender às demandas de água doce em áreas remotas e situações de emergência. Ao mesmo tempo, a melhoria do novo sistema de circulação industrial para projetos em larga escala promoverá a aplicação e promoção da tecnologia de dessalinização da água do mar em uma escala maior. 

    Além disso, com a intensificação das mudanças climáticas e a crescente gravidade dos problemas de escassez de água, a tecnologia de dessalinização se tornará uma opção importante para que mais países e regiões abordem seus problemas de recursos hídricos. Governos, empresas e instituições de pesquisa devem fortalecer a cooperação para promover conjuntamente a pesquisa e aplicação da tecnologia de dessalinização e contribuir para o desenvolvimento sustentável da humanidade.