QA_ECteoria_ÁGUAS_1 (28abr22)

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ENGENHARIA CIVIL
QUÍMICA APLICADA
ÁGUAS I - TEORIA
São Paulo, 28 de abril de 2022.
Prof. Bruno Valente
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Água – Panorama geral
• Muito tem sido feito pelo ser humano para minimizar os
impactos no meio ambiente através de reuniões entre
grandes países na tentativa de proteger nossos recursos
naturais. Um exemplo, foi a ratificação do Protocolo de Kyoto
(origem: 1997), que foi acordado entre 192 países em julho
de 2005, no Japão. (expirou em 2012);
• Sempre deve-se analisar os custos e benefícios de cada
ação praticada, pois a falta de evidência imediata propicia
uma falta de cuidado com as águas;
• Os efeitos podem ser sentidos de formais mais sutis e não de
imediato, assim esses efeitos se acumulam e intensificam a
resposta da natureza que pode ser de maneira irreversível;
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Água – Características
• Corpo humano → Aproximadamente 65% em massa;
• Cobre→ ~72% da superfície terrestre;
• A água é uma molécula categorizada como polar,
devido a isso, torna-se capaz de dissolver uma
grande quantidade de substâncias (iônicas ou
moleculares);
• Por conta das ligações existentes entre suas
moléculas, a água apresenta altos pontos de fusão e
ebulição assim como um alto calor específico.
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Água – Características
• Oceanos→ Responsáveis pela temperatura
relativamente estável do planeta (nas regiões
desérticas, a amplitude térmica é alta entre o dia e a
noite);
• Sabe-se que os organismos vivos presentes na água
apresentam alta sensibilidade às variações de
temperatura.
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Água – Ciclo
http://1.bp.blogspot.com/-Gsq1Up3FpCI/T-
yaw9dfphI/AAAAAAAAAAc/aCWh_r_4pTA/s1600/cartazete-ciencias.jpg
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Água – Características
• A água é encontrada em nosso planeta nos três
estados físicos, devido a relação entre sua massa e a
distância do Sol:
• A quantidade total é de aproximadamente:
1,359 x 1021 litros em que:
• 97,2% estão nos oceanos e mares;
• 2,15% estão nas geleiras e calotas polares;
• 0,65 % é doce (fração usada pelo homem).
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Águas – Distribuição Mundial
• Poucos países, no qual inclui-se o Brasil, concentram mais da
metade das reservas mundiais;
https://bluevisionbraskem.com/inteligencia/infografico-onde-estao-as-maiores-reservas-naturais-de-agua/
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Águas – Distribuição Mundial
• No planeta existem regiões extremante áridas e de
umidade relativa muito baixa (como os desertos), e
outras com alta umidade relativa (florestas tropicais);
• Uma das causas é a irregularidade no regime de
precipitações, devido ao próprio movimento da Terra
em torno do Sol.
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Águas – Distribuição Brasil
• Quando analisa-se localmente, verifica-se uma alta
irregularidade na distribuição da água, exemplos:
• No Brasil, 70% da água está na Amazônia, onde se
concentra menos de 10% da população do país.
• Em Roraima um cidadão têm a disposição 1,8 milhões de
litros de água por ano, já em Pernambuco, essa média é
de pouco mais de 1.000 litros.
• Nas regiões Nordeste e no Sudeste, algumas regiões
enfrentam racionamentos regulares.
• Em algumas cidades da grande São Paulo, as crises de
abastecimento são, em parte, resultantes da poluição dos
rios como o Pinheiros e o Tietê.
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Águas – Conflitos no mundo
• Existem casos em que há muitos conflitos para o uso da
água, em regiões em que fronteiras são demarcadas por
rios.
• A Etiópia e o Sudão, países na cabeceira do Nilo, sofrem
pressão econômica e militar do Egito, para abandonar
seus projetos de irrigação e construção de represas, o
que poderia diminuir o volume de água do trecho egípcio.
• Curdos e sírios protestam contra a Turquia, que, ao
represar o Eufrates, reduziu a quantidade de água que
chega à Síria e ao norte do Iraque.
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Águas – Conflitos no mundo
• Rio Eufrates:
Fonte: http://1.bp.blogspot.com/-8kTxRxDxS9w/Udy0ShUxyyI/AAAAAAAAAUg/Q8zMrYaw8jo/s1600/eufrates.jpg
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Águas – problemas x soluções
• A ONU prevê o esgotamento do estoque útil de água potável no
mundo, que é estimado em 12,5 mil km³;
• Cerca de 1,4 bilhões de pessoas não têm acesso à água própria
para o consumo;
• A cada 8 segundos morre uma criança por uma doença
relacionada a água: como disenteria, cólera e outras;
• Cerca de 80% das enfermidades do mundo são contraídas por
causa da água poluída;
• Algumas soluções que são eficazes para o desperdício:
• Na irrigação, considerado um sistema muito útil e de grande
utilizado é composto por canais e aspersores, apresenta uma
eficiência de 60%.
• Já a sistema de gotejamento, encontrado em Israel e outros
países áridos, possui uma eficiência de 90%.
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Águas – problemas x soluções
• Em Israel que é um país de referência em pesquisas,
existem empresas especializadas em devolver a água usada
ao subsolo após tratada;
• Ao injetar em aquíferos evita o avanço da água do mar pelo
subsolo, no caso de aquíferos costeiros, e o afundamento do
solo;
• Essa ação é bastante vantajosa em situações de picos de
consumo, como em alguns casos de irrigação e assim
funcionam como grandes reservatórios naturais;
• Em Cingapura, país que importa água, o governo distribui
para a população a chamada água “potabilizada”, que é
obtida pelo tratamento de água poluída, e se torna própria
para o consumo.
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DO MAR:
• Devido ao alto teor de sal, a água do mar é imprópria para o
consumo humano e para a maior parte dos usos comuns;
• A remoção dos sais da água do mar ou da água salobra é
chamada dessalinização;
• É feita por destilação e osmose inversa;
• Atualmente existem 7.500 usinas em operação no Golfo
Pérsico, Espanha, Malta, Austrália e Caribe;
• Convertem 4,8 bilhões de metros cúbicos de água salgada
em água doce, por ano;
• O custo, ainda alto, está em torno de US$ 2,00 o metro cúbico.
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DO MAR:
• Antes disso, no Brasil o processo foi usado em terras baianas,
para dessalinizar água salobra nos povoados de Olho D'Água
das Moças, no município de Feira de Santana, também em
Malhador, no município de Ipiara;
• Em 1992 foi inaugurada em Santa Bárbara, na Califórnia, uma
usina com capacidade para produzir 30 bilhões de litros de
água potável por dia;
• As grandes usinas, semelhantes às refinarias de petróleo,
encontram-se no Kuwait, Curaçao, Aruba, Guermesey e
Gibraltar, abastecendo-os totalmente com água doce retirada
do mar;
• Desde 1987 a Petrobrás dessaliniza água do mar para atender
às suas plataformas marítimas, usando o osmose reversa.
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Águas – problemas x soluções
Osmose reversa:
1– A água salgada é
extraída do mar ou de
fonte subterrânea;
2– Pré-tratamento de
resíduos sólidos;
3– A água pressiona um
sistema de membranas
em um sistema de filtros;
4 – O pós tratamento
ajusta a acidez e
alcalinidade da água
dessalinizada.
Condições necessárias:
• Alta pressão;
• Alto consumo de
energia;
• Filtros especiais.
https://sites.google.com/site/dessalinizacaosensores/procedimento-da-
dessalinizacao-por-osmose-reversa
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DOCE:
• O consumo diário de água por pessoa é da ordem de 2
litros;
• Em países desenvolvidos esse consumo atinge 300 litros
por dia, incluindo consumo pessoal e higiene;
• 8 litros por dia para cozinhar e beber;
• 120 litros por dia para limpeza (limpeza, lavagem de
roupas, limpeza da casa);
• 80 litros por dia para descarga no banheiro e outros;
• 80 litros por dia para os jardins.
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DOCE:
• Indiretamente, o valorindividual inclui o consumo na
agricultura e na indústria para produzir comida e outros itens;
• Por exemplo, para produzir o aço necessário para a
construção de um automóvel de porte médio, são necessários
100.000 litros de água;
• Em duas décadas, nas contas da ONU, haverá 4 bilhões de
pessoas sem acesso a água em quantidade adequada à
sobrevivência, e boa parte sem água potável;
• Dados da OMS contabilizam 7 milhões de mortes por ano,
decorrentes de falta de saneamento ou do consumo de água
contaminada.
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DOCE:
• A quantidade de água doce na Terra é uma pequena parcela
da água total presente.
• A água doce é assim uma das maiores riquezas do ser
humano.
• Ela se forma por evaporação da água infiltrada na terra e da
água dos oceanos.
• O vapor de água acumulado na atmosfera é transportado pela
circulação atmosférica global, retornando a Terra como chuva
ou neve.
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Águas – problemas x soluções
ÁGUA DOCE:
• Nas áreas urbanas, a impermeabilização do solo (construções e da
pavimentação das ruas) promove o escoamento superficial mais
intenso devido a pouca ou nenhuma capacidade de infiltração.
• Na região onde não há infiltração da água no solo não há
evaporação da água, não se formam nuvens e diminui a
precipitação, afetando a disponibilidade da água.
• A impermeabilização do solo pela urbanização é também uma das
principais causas de inundações nos meios urbanos.
• Desmatamento, a construção de reservatórios, a invasão das áreas
de mananciais, que são usadas para a construção de moradias.
• De forma global, o efeito estufa que é consequência do desequilibro
causado pelo homem no meio ambiente
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Águas – Condições e padrões
• Condições físicas e químicas adequadas para sua
utilização pelos organismos;
• Conter substâncias essenciais à vida;
• Estar isenta de outras substâncias que possam produzir
efeitos danosos aos organismos que compõem as
cadeias alimentares;
• Quantidade e qualidade adequadas são indispensáveis
para suprir as necessidades dos seres vivos.
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Águas – Qualidade
• Um dos importantes indicadores da qualidade da
água é a quantidade de oxigênio dissolvido na
mesma.
• A 20 °C, sob pressão de 1 atm a água contém 9 ppm
quando totalmente saturada com esse gás.
• É necessário para a vida dos peixes e de outras
espécies aquáticas.
• Os peixes de água fria necessitam pelo menos 5 ppm
de oxigênio na água para poderem sobreviver.
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Águas – Qualidade
• As bactérias aeróbicas consomem o oxigênio
dissolvido para oxidar matérias orgânicas chamadas
biodegradáveis que desaparecem gradualmente.
• O excesso desses materiais é prejudicial, pois retira o
oxigênio necessário para manter a vida animal em
equilíbrio.
• Esses materiais provem de esgoto, rejeitos de
indústrias alimentícias, de fábricas de papel, e
efluentes líquidos de usinas de processamento de
carne.
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Águas – Qualidade
ESGOTAMENTO DO OXIGÊNIO
• Em alguns casos, o consumo oxigênio é tal que as
bactérias aeróbicas não sobrevivem;
• As bactérias anaeróbicas assumem então o processo
de decomposição formando produtos como metano,
amônia, etc;
• Muitos deles contribuem para os odores fortes de
algumas fontes poluídas;
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Águas – Qualidade
EXCESSO DE NUTRIENTES
• Os nutrientes como nitrogênio e fósforo, estimulam o
crescimento excessivo plantas aquáticas. formando
algas flutuantes águas escuras, que impedem a
penetração da luz;
• Diminui a fotossíntese e a produção de oxigênio;
• A mais importante fonte de compostos de nitrogênio e
fósforo na água é o esgoto doméstico, escoamento
de terras de agricultura e áreas de criação de
animais.
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Águas – Qualidade
CRESCIMENTO VEGETAL EXCESSIVO
• A turbidez (aspecto turvo) é capaz de impedir a penetração da
luz;
• O material em suspensão na água, como partículas minerais e
algas, dentre outros, causam turbidez nos corpos d’água;
• O crescimento vegetal excessivo acarreta o aumento da
quantidade de matéria vegetal morta e decadente;
• O aumento rápido, caracteriza a eutroficação;
• Vegetais decadentes são biodegradáveis, consomem oxigênio
até a exaustão;
• Sem oxigênio suficiente a água não pode sustentar qualquer
forma de vida animal.