Análise de viabilidade técnica e econômica do processo de dessalinização acoplado com sistema de energia solar no Estado da Bahia

Abstract

A dessalinização de águas salgadas tem se mostrado uma alternativa promissora para suprir a alta demanda de água potável ao redor do mundo. No Brasil, a falta de água é um problema recorrente, principalmente no semiárido brasileiro, predominantemente localizado no Nordeste. A utilização de energias renováveis como fonte de energia apresenta muitos benefícios e, dentre essas fontes, a energia solar se mostra bastante abundante e com muito potencial de utilização no Brasil. Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica e econômica de uma planta de dessalinização acoplada com energia solar como fonte energética. A técnica de dessalinização escolhida foi a destilação por múltiplos efeitos, um processo que necessita de uma alta quantidade de energia térmica e que, portanto, se adapta bem à proposta de uso da energia solar. A cidade escolhida para o estudo de caso foi Bom Jesus da Lapa (BA), uma cidade com alta incidência de irradiação solar durante o ano e que sofre com a falta de água. O modelo de coletor solar utilizado foi o de placas planas e um sistema de tanques para armazenamento da energia térmica foi incluído para garantir a operação contínua da dessalinização. O reciclo de 90% do concentrado de salmoura produzido aliado com o tratamento do concentrado restante foram propostos buscando sanar um problema em muitas plantas de dessalinização, que é o destino adequado para esse concentrado. Resultados da avaliação técnica mostraram que a produção de água da planta de 72 m³/dia de capacidade com 2822 m² de área de coletor solar apresentou resultados satisfatórios tanto para um dia como ao longo do ano. Os resultados apresentaram a manutenção do nível do tanque e da temperatura ao final do dia, mostrando que a produção contínua de água é viável tecnicamente. No estudo de viabilidade econômica, o preço de venda da água a US$ 5,97/m³ para uma vida útil de 20 anos resultou em Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa interna de retorno positivos para a implantação da planta, indicando a viabilidade econômica. Uma análise de Monte Carlo indicou que o VPL tem alta probabilidade de ser positivo, mesmo com as incertezas inerentes ao investimento inicial, custos operacionais e preço de venda da água. Espera-se que este trabalho possa contribuir para a tomada de decisão que viabilize investimentos em dessalinização no semiárido brasileiro, proporcionando o desenvolvimento econômico e social da região.

Saltwater desalination has proven to be a promising alternative to supply the high demand for drinking water around the world. In Brazil, lack of water is a recurrent problem, especially in the Brazilian semi-arid region, predominantly located in the Northeast. The use of renewable energies as energy source has many benefits and, among them, solar energy is very abundant and has a great potential for use in Brazil. The present work aims to evaluate the technical and economic feasibility of a desalination plant coupled with solar energy as the energy source. The desalination technique chosen was the multi-effect distillation (MED), a process that requires a high amount of thermal energy and therefore adapts well with solar energy. The city chosen for the case study was Bom Jesus da Lapa (BA), a city with a high incidence of solar radiation during the year and which also suffers from the lack of water. The solar collector model chosen was flat plates and a tank system for thermal energy storage was included to ensure the continuous operation of the desalination plant. The 90% brine recycle combined with treatment of the remaining brine was proposed seeking to solve a problem which is present in many desalination plants, the proper destination of the brine reject. Technical feasibility results show that water production of the 72 m³/day plant capacity with 2822 m² of solar collectors’ area presented satisfactory results. Results show that the tanks can keep the water hold up and temperature at the end of the day, indicating that the continuous production of water is technically feasible. In the economic feasibility study, the water sale’s price of US$ 5.97/m³ for a useful plant’s life of 20 years resulted in positives Net Present Value (NPV) and internal rate of return to plant implementation. A Monte Carlo analysis indicated that the NPV is very likely to be positive, even with the uncertainties inherent to the capital investment, operational costs and water sale prices. It is expected that the present work can contribute to the desalination investments in the Brazilian semiarid region, providing economic and social development.