Um novo recorde mundial em eficiência energética SWRO ressalta o enorme potencial de atualização das plantas de dessalinização existentes com a melhor tecnologia da categoria

À medida em que o crescimento populacional, a industrialização e a agricultura se combinam para aumentar a demanda por água doce, os suprimentos de água potável estão diminuindo em muitos centros populacionais em todo o mundo. O esgotamento dos aquíferos e as mudanças no padrão de precipitação provocadas pelo clima agravam o que já é uma situação crítica. Para muitas comunidades que enfrentam a escassez de água, a dessalinização da água do mar é, portanto, uma fonte essencial de água doce já agora. De fato, todas as previsões do setor indicam um crescimento futuro significativo.

Embora a água do mar seja abundante, a dessalinização tem um custo: energia. Os custos financeiros desse consumo de energia limitam a adoção mais ampla da dessalinização, especialmente em algumas das comunidades que mais precisam dela. Além disso, à medida em que o mundo trabalha em direção ao zero líquido, os custos ambientais desse consumo de energia são um fator que as comunidades sedentas e seus legisladores devem considerar.

Felizmente, a história da dessalinização também é uma história de inovações em eficiência energética. Desde que as primeiras plantas térmicas e as usinas de osmose reversa de água do mar (SWRO) de primeira geração entraram em operação, o consumo de energia caiu drasticamente. A maior parte dessa otimização envolve o fornecimento da alta pressão que impulsiona a SWRO com mais eficiência energética. Agora, um novo recorde mundial em eficiência energética de SWRO aponta para uma oportunidade histórica de tornar a dessalinização mais acessível a mais pessoas e reduzir sua pegada de carbono.

O novo recorde mundial de eficiência energética da SWRO merece mais atenção

No início de maio deste ano, pesquisadores da Espanha alcançaram um novo recorde mundial em eficiência energética SWRO quando a DESALRO 2.0, uma planta experimental de grande escala, quebrou a barreira do consumo específico de energia (SEC) de 2,0 kWh/m3. O novo recorde de SEC de 1,861 kWh/m3 foi estabelecido pelo DESAL+ LIVING LAB, um ecossistema público-privado para inovação em dessalinização de água do mar localizado nas Ilhas Canárias. Financiada pelo programa REACT-EU da União Europeia, a iniciativa DESALRO 2.0 foi realizada de novembro de 2021 a maio de 2023.

Seguindo os critérios de pré-design do Instituto de Tecnologia das Ilhas Canárias (ITC), o projeto DESALRO 2.0 lançou uma licitação focada em sistemas hidráulicos, elétricos e de automação para otimizar a eficiência energética. Os critérios do ITC se concentraram nas melhores tecnologias da categoria com o impacto mais significativo sobre a eficiência energética da SWRO, especificamente os três componentes mais intimamente relacionados à alta pressão. Dessa forma, a ITC especificou que:

• As bombas de alta pressão devem ser bombas de deslocamento positivo, o tipo de bomba que é inerentemente o mais eficiente em termos de energia. Isso é importante porque as bombas de alta pressão consomem 70% da energia de uma planta SWRO típica.
• Os dispositivos de recuperação de energia (ERDs) que capturam e reutilizam a pressão devem utilizar tecnologia isobárica, pois isso ajuda a usina a obter o menor SEC.
• As membranas que separam os sólidos devem ser tipos híbridos altamente eficientes que aumentam o fluxo de permeado, reduzem a incrustação e têm alta rejeição de boro.

Para saber mais sobre as vantagens de eficiência energética das bombas de deslocamento positivo em comparação com as bombas centrífugas, consulte este artigo na Pumps & Systems..

O impacto da descoberta do DESALRO 2.0 pode ser enorme para um mundo sedento que também precisa se descarbonizar

O sucesso do DESALRO 2.0 marca um passo significativo para tornar a SWRO mais eficiente em termos de energia. Essa inovação destaca o enorme potencial de descarbonização das plantas SWRO existentes por meio da adaptação com a tecnologia mais eficiente já amplamente disponível.

É importante ressaltar que os resultados da planta de teste da DESALRO são escalonáveis para uma ampla gama de plantas SWRO e podem ser replicados em muitas situações em todo o mundo já hoje. Os skids que usam deslocamento positivo e operam com uma eficiência de pelo menos 88% em capacidades entre 5.000 e 10.000 m3/dia podem alcançar resultados SEC semelhantes. As bombas de deslocamento positivo da Danfoss, a linha APP, operam com eficiência acima de 90% e podem fornecer essa capacidade.

As ramificações do recorde mundial são significativas. As novas plantas SWRO que operam com essa eficiência seriam mais baratas e teriam uma pegada de carbono menor do que o que é comum atualmente, tornando essa fonte de água doce disponível para o crescente número de pessoas que enfrentam a escassez de água. Ao mesmo tempo, a modernização das plantas de dessalinização existentes para que sejam tão eficientes em termos de energia quanto for tecnologicamente possível no momento resultaria em uma enorme economia nos custos de eletricidade e nas emissões de GEE.

Modernização de plantas existentes para serem mais eficientes em termos de energia: uma estratégia essencial para a descarbonização do SWRO

Historicamente, as primeiras plantas de dessalinização que usavam destilação térmica tinham SECs de até 27 kWh/m³, ou seja, cerca de 1400% mais altas do que o novo recorde mundial. As gerações subsequentes de plantas SWRO são muito mais eficientes em termos de energia, mas a maioria das plantas SWRO existentes ainda tem SECs significativamente mais altos do que o que é tecnologicamente possível agora. Isso pode e deve mudar.

Como calculamos em um de nossos blogs, se todas as plantas de dessalinização existentes no mundo fossem adaptadas para operar a 2,0 kWh/m³, a economia potencial seria enorme:

• Economia de energia: 247 TWh, equivalente ao uso total de eletricidade da Espanha em 2020
• Economia financeira: € 34,5 bilhões, o suficiente para construir sete parques eólicos do tamanho do Projeto Hornsea 1
• Economia de emissões de carbono: 111 milhões de toneladas métricas de CO₂, superando as emissões anuais de Bangladesh

De acordo com o chefe de inovação da Danfoss HPP, Georg Herborg Enevoldsen, o retrofit de plantas SWRO mais antigas e menos eficientes geralmente contribui para a descarbonização e reduz os custos operacionais, mas os casos de negócios para todos os retrofits devem ser considerados individualmente. “Se a planta de dessalinização existente já for bastante eficiente em termos de energia, o período de retorno do investimento pode ser muito longo. No entanto, a modernização de plantas com um SEC acima de 2,5-3 kWh/m3 seria praticamente sempre um bom investimento financeiro e ambiental.”

A maioria dos especialistas em SWRO concorda que a principal barreira para a modernização é a falha na implementação de análises precisas de custo-benefício.

Embora as despesas operacionais (OPEX) e as reduções de emissões de gases de efeito estufa (GHG) sejam claras, o financiamento das despesas de capital necessárias (CAPEX) pode ser um impedimento. No entanto, com a crescente pressão regulatória e a possibilidade de precificação do carbono, os incentivos para reformas com eficiência energética estão aumentando. Os subsídios governamentais podem desempenhar um papel fundamental na aceleração desse processo.

Iniciativas legislativas de apoio à descarbonização podem acelerar a transição verde da SWRO

Os governos de todo o mundo estão dedicando fundos substanciais aos esforços de descarbonização. Por exemplo, o Green Deal da União Europeia direciona recursos significativos para tecnologias sustentáveis. Embora esses programas não visem especificamente à eficiência energética da SWRO, a modernização de plantas relativamente ineficientes deve estar dentro de seu escopo.

A Europa, especialmente suas regiões do sul, enfrenta uma crescente escassez de água. A dessalinização desempenha um papel crucial aqui, e a transição para a SWRO de alta eficiência pode reduzir significativamente o consumo de energia e as emissões de carbono. Com seu orçamento de 1 trilhão de euros para investimentos sustentáveis e fundos adicionais do orçamento de 800 bilhões de euros do NextGenerationEU, a União Europeia prometeu fundos substanciais para projetos que se alinham com as metas de neutralidade de carbono. Acreditamos que a reforma de plantas de dessalinização ineficientes seria uma boa opção estratégica para essas ambições.

Adote a inovação agora para economizar energia, custos e emissões de GEE mais tarde

Adotar a melhor tecnologia da categoria assim que ela for economicamente viável é fundamental para os operadores de dessalinização que desejam aumentar a eficiência, cortar custos e reduzir sua pegada ambiental.

A realização do DESALRO 2.0, que utilizou apenas componentes já amplamente disponíveis, ressalta o potencial de economia significativa de energia, custos e CO₂ por meio da modernização das plantas de dessalinização existentes. Ao adotar a tecnologia mais recente, os tomadores de decisão podem transformar a dessalinização em uma solução mais sustentável para combater a escassez de água e, ao mesmo tempo, contribuir para os esforços globais de descarbonização que apoiam as metas de iniciativas como o European Green Deal.

Para obter mais informações sobre o papel da Danfoss no avanço das soluções de eficiência energética, visite Danfoss HPP para obter informações sobre bombas de pistão axial e dispositivos isobáricos de recuperação de energia e Danfoss Decarbonização para obter informações sobre os compromissos e atividades do Grupo para reduzir as emissões de GEE.