UNIVERSIDADE DO ALGARVE Faculdade de Ciências e Tecnologia DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA DO MAR ATRAVÉS DA ENERGIA SOLAR CASO DE ESTUDO: SALAMANSA – CABO VERDE Carolina Eneida Monteiro da Cruz Dissertação apresentada à Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Orientadores: Professor Doutor António Mortal Professor Armando Inverno Faro, 2012 UNIVERSIDADE DO ALGARVE Faculdade de Ciências e Tecnologia DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA DO MAR ATRAVÉS DA ENERGIA SOLAR CASO DE ESTUDO: SALAMANSA – CABO VERDE Carolina Eneida Monteiro da Cruz Dissertação apresentada à Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Orientadores: Professor Doutor António Mortal Professor Armando Inverno Faro, 2012 FICHA TÉCNICA Título: Dessalinização da água do mar através de energia solar – Caso de estudo: Salamansa-Cabo Verde. Autor: Carolina Eneida Monteiro da Cruz Objectivo do presente trabalho: Dissertação apresentada à Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente. Orientação científica do trabalho: Professor Dr. António Mortal e Professor Armando Inverno. Contactos do autor: [email protected] Local: Faro Ano: 2012 Declaro ser a autora deste trabalho, que é original e inédito. Autores e trabalhos consultados estão devidamente citados no texto e constam da listagem de referências incluída. (Carolina Eneida Monteiro da Cruz) “Copyright” – Carolina Eneida Monteiro da Cruz, UAlg, FCT A Universidade do Algarve tem o direito, perpétuo e sem limites geográficos, de arquivar e publicitar este trabalho através de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, de o divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição com objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor e editor. Dessalinização da água do mar através da energia solar – Caso de estudo: Salamansa-Cabo Verde Dedicatória: Ao meu adorado Deus e à minha admirável família. i Dessalinização da água do mar através da energia solar – Caso de estudo: Salamansa-Cabo Verde Agradecimentos Primeiramente à Deus pela saúde e pela força de enfrentar mais um desafio. Aos meus pais, por serem o meu braço direito em tudo pois, sem o seu apoio, motivação e amor nunca teria chegado até aqui. Também aos meus irmãos (Karyn, João e Luís) e namorado por, de uma forma ou de outra, estarem presentes num momento tão importante na minha vida, pela ajuda incondicional e carinho. Aos meus orientadores, pelo apoio constante, pela paciência, pelo tempo que generosamente me dedicaram e pelos ensinamentos prestados durante a realização desta dissertação sem os quais não seria possível a existência deste trabalho. Na fase inicial do trabalho foi difícil encontrar dados específicos e actuais do local em estudo no entanto, graças à algumas empresas envolventes foi possível superar essa dificuldade. Desta forma, agradeço a todas as pessoas, representantes dessas empresas, pela especial contribuição neste trabalho: - ELECTRA: aos engenheiros José Neves, Carlos Melício, Aníbal Medina, Pedro Cruz, Júlio César e à bióloga Irondina Évora. - INMG: à engenheira Pavlina Cardoso e a Presidente do Conselho de Administração do INMG, Ester Brito. - INECV: ao Sr. José Carlos - INDP: à socióloga Iolanda Cruz. Ao professor Rui Paisana, e à todos que conviveram comigo, cedendo parte do seu tempo para ouvir os meus desabafos nas horas de ansiedade, e à todos que utilizarão essa dissertação para fins académicos ou profissionais. ii Dessalinização da água do mar através da energia solar – Caso de estudo: Salamansa-Cabo Verde Índice 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1 1.1. Enquadramento.............................................................................................................. 1 1.2. Objectivo e estrutura da tese ......................................................................................... 3 2. CABO VERDE – CARACTERIZAÇÃO ............................................................................. 5 2.1. Geografia ............................................................................................................................ 5 2.2. Geologia ............................................................................................................................. 6 2.3. Clima .................................................................................................................................. 7 2.4. Contexto socioeconómico .................................................................................................. 8 2.5. Principais problemas ambientais em cabo verde .............................................................. 12 2.6. A situação dos recursos hídricos em cabo verde – a problemática da escassez de água .. 16 2.6.1. Recursos disponíveis ..................................................................................................... 17 2.6.2. Mobilização e exploração dos recursos ......................................................................... 18 2.6.3. Água potável ................................................................................................................. 20 2.6.4. Qualidade ...................................................................................................................... 21 2.6.5. A relação entre a água e os sectores de actividades ...................................................... 23 2.6.6. Produtores e distribuidores de água .............................................................................. 24 2.8. Recursos renováveis em cabo verde ................................................................................. 27 3. ESTADO DA ARTE ........................................................................................................... 28 3.1. Dessalinização da água do mar ................................................................................... 28 3.2. Métodos de dessalinização da água ............................................................................. 29 3.2.1. Processos de dessalinização térmica ....................................................................... 30 3.2.1.1. Destilação por energia solar ............................................................................... 31 3.2.1.2. Destilação multi-estágios .................................................................................... 31 3.2.1.3. Destilação multi-efeito ........................................................................................ 33 3.2.1.4. Destilação por compressão de vapor .................................................................. 34 iii Dessalinização da água do mar através da energia solar – Caso de estudo: Salamansa-Cabo Verde 3.2.1.5. Dessalinização por congelação em vácuo .......................................................... 36 3.2.1.6. Dessalinização por congelação através de refrigerante secundário .................. 37 3.2.1.7. Dessalinização por formação de hidratos de gás ou clatratos ........................... 37 3.2.2. Processos de dessalinização por membranas ........................................................... 38 3.2.2.1. Dessalinização por electrodiálise ....................................................................... 38 3.2.2.2. Osmose Inversa ou Reversa ................................................................................ 39 3.2.3. Sistemas de Dessalinização Híbridos ...................................................................... 40 3.2.4. Comparação dos processos de dessalinização ......................................................... 41 3.3. Possíveis impactes ambientais .................................................................................... 43 3.4. Custos associados à dessalinização da água do mar .................................................... 45 4. METODOLOGIA ............................................................................................................... 47 4.1. Caracterização da área de estudo ................................................................................ 48 4.1.1. Localização geográfica ............................................................................................ 48 4.1.2. Caracterização física ............................................................................................... 50 4.1.3. Caracterização Socioeconómica .............................................................................. 53 4.1.4. Produção e abastecimento de água .......................................................................... 54 4.2. Selecção do processo tecnológico ............................................................................... 57 4.2.1. Destilação solar – a tecnologia de dessalinização proposta .................................... 57 4.2.1.1. Composição ......................................................................................................... 60 4.2.1.2. Classificação dos destiladores solares ................................................................ 66 4.2.1.3. Vantagens e desvantagens dos destiladores solares ........................................... 66 4.3. O sistema de dessalinização proposto ........................................................................