By Lucien Silvano Alhanati

Gerenciamento das águas

Princípio Físico 01.
As moléculas de todos os gases à mesma temperatura possuem a mesma energia cinética.
Conseqüentemente as moléculas de menor massa terão maior velocidade.

Princípio Físico 02.
Velocidade de escape em relação a um planeta é a menor velocidade de lançamento de um corpo para que ele escape do campo gravitacional deste planeta.
Conseqüências:

Ciclo hidrológico

A existência de um grande quantidade de água em nosso planeta  é responsável pela sua denominação de "planeta água".
Recentemente a ONU  encarregou Igor Shiklomanov, diretor do Instituto de Hidrologia da Rússia, de calcular a quantidade total de água em nosso planeta. O calculo é extremamente complexo, uma vez que, está incluída toda a água e nos vários estados físicos. O valor encontrado reduzido ao estado líquido é de 1,4 bilhão km3 .

Quantidade de água no planeta Terra corresponde a um volume líquido de 1,4 bilhão km3.

O valor encontrado por Shiklomanov é bastante próximo dos valores calculados anteriormente, apesar das perdas e ganhos de água do planeta.
O vapor da água na atmosfera é dissociado em hidrogênio e oxigênio pelas radiações de alta freqüência como o ultra-violeta. O oxigênio permanece na atmosfera e o hidrogênio escapa do campo gravitacional reduzindo a quantidade de água no planeta. A sonda Galileo em sua viagem para Júpiter constatou a existência do hidrogênio fora da atmosfera terrestre e próxima a ela.
Esta redução é compensada totalmente ou parcialmente pela vinda de blocos de gelo do espaço.

A água existente no planeta está em constante movimentação constituindo o ciclo hidrológico, responsável pela purificação da água.

Princípio Físico 03
A evaporação é uma passagem do estado líquido para o gasoso que necessita absorver uma determinada quantidade de calor.
A condensação é uma passagem do estado gasoso para o líquido que libera uma determinada quantidade de calor.
Como a evaporação e a condensação são mudanças de estado inversas a quantidade de calor absorvida por uma é igual à quantidade de calor liberada pela outra.

Precipitação resultante da evaporação oceânica.
Segundo Shiklomanov anualmente são evaporados dos oceanos 505 mil km3 utilizando metade da irradiação que chega à Terra proveniente do Sol. esta evaporação corresponderia a uma redução de aproximadamente 1,3 m no nível dos oceanos, veja em mantos de gelo.
Deste volume 458 mil km3 voltam diretamente para os oceanos como chuva e neve, e a diferença 
47 mil km3 é precipitado sobre os continentes e ilhas.
Precipitação resultante da evaporação de outras fontes.
A precipitação resultante da evaporação da água de outras fontes corresponde a um volume de 60 mil km3.
Escoamento da água dos rios para os oceanos.
O volume de água escoado para os oceanos é de 34 mil km3 dos quais 11,3 mil km3 ficam disponíveis para o consumo nas atividades humanas.
Influência das atividades humanas no ciclo hidrológico.
Apesar do volume total da água planetária ser praticamente constante, as atividades humanas estão alterando o ciclo hidrológico.
O crescimento das áreas urbanas, impermeabilizando o solo, e o desmatamento estão reduzindo substancialmente a infiltração da água no solo diminuindo o abastecimento dos lençóis freáticos e dos aqüíferos, aumentando o escoamento das águas superficiais, produzindo erosão que compromete a qualidade da água.
O aquecimento do planeta e as conseqüentes mudanças climáticas estão alterando a regularidade do ciclo hidrológico, provocando estiagens prolongadas e grandes chuvas e ventos.

A água.

O gerenciamento que será apresentado e discutido é o da água doce que representa apenas 2% da água total existente no planeta. 
A Organização Mundial da Saúde OMS considera água doce a água com um nível menor que 500 mg/L (miligramas por litro) de sólidos dissolvidos. 
A gestão de águas pode ser realizada em duas vertentes, a quantitativa e a qualitativa.
Sabemos que é muito importante termos água em grande quantidade e de boa qualidade, mas a gestão é realizada por processos distintos.
A água utilizada para as atividades humanas é de três origens distintas :

Águas superficiais.

A água de boa qualidade e em quantidade suficiente é de custo elevado e em muitos países este custo é repassado para o consumidor.
A Alemanha foi a precursora. Em 1915 foi iniciada a cobrança para o uso da água no Vale do Rhur.
Em 1960 a França aderiu ao modelo alemão que foi também adotado pela Holanda.
Um novo formato ganhou força nos últimos anos, são os "mercados de água", adotados pelos Estados Unidos, Austrália, Chile e alguns outros paises.
Nos mercados de água a vazão potencial de uma bacia hidrográfica é divida em cotas entre os usuários para garantir seu uso racional e controlado. Cada um tem o direito de consumir uma quantidade específica de água, que pode ser negociada, totalmente ou em partes, com outros usuários.

Gestão da água no Brasil.
O Brasil é rico em recursos hídricos. Os seus rios possuem uma descarga de 180 mil m3 / s. Estes recurso hídricos não estão distribuídos de forma a atender a demanda. Existem regiões onde a situação é confortável e outras em que a situação é crítica, havendo portanto necessidade de um planejamento e uma gestão eficiente par atender a demanda com regularidade.
O uso da água em nosso país está distribuído conforme mostra o gráfico.

A gestão de águas no Brasil é realizada baseada no perfil do consumo mostrado acima, tomando como unidade a bacia hidrográfica.
São definidas atualmente 12 bacias hidrográficas. 

Região hidrográfica
Amazônia
Atlântico Nordeste Ocidental
Atlântico Nordeste Oriental
do Parnaíba
do Tocantins
do São Francisco
do Paraguai
do Paraná
do Uruguai
do Atlântico Leste
do Atlântico Sudeste
do Atlântico Sul

Há uma dificuldade nesta gestão motivada pelo fato de que os limites das bacia hidrográficas  muitas vezes se estendem por vários estados e até em paises vizinhos. 
A Constituição de 1988 estabelece que os rios que correm em um único estado devem ser administrados pelo estado e os que correm por mais de um estado ou que servem de divisa entre dois estados devem ser administrados pela União. Em uma bacia hidrográfica existem portanto alguns rios com administração estadual e outros com administração federal.
A Constituição de 1988 previu ainda o 

Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos - SINGREH

O SINGREH inovando no sistema ambiental introduziu mecanismos econômicos, instituindo os conceitos de poluidor-pagador e usuário-pagador. A água passa a ter valor econômico, quem a degrada paga e quem dela se utiliza também paga.

  O Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos - SINGREH - é constituído conforme mostra o organograma abaixo

CNRH - Conselho Nacional de Recursos Hídricos - órgão consultivo de assessoramento da Secretaria de Recursos Hídricos - SRH do Ministério do Meio Ambiente - MMA.
CERH - Conselho Estadual de Recursos Hídricos - órgão consultivo de assessoramento da Secretaria Estadual de Meio Ambiente - SEMA (nome genérico, podendo variar de um estado para o outro).
ANA - Agencia Nacional de Águas órgão normativo e fiscalizador vinculado ao governo federal.
DEA - Departamento Estadual de Águas (nome genérico, podendo variar de um estado para o outro) órgão normativo e fiscalizador vinculado ao governo estadual.
Comitê de bacia órgão deliberativo constituído por representantes de governo, por usuários e por ONGs, responsável pela aprovação do plano de gestão e pela proposta de valor a ser cobrado pelo uso da água.
Agência de bacia órgão executivo responsável pela fiscalização do cumprimento das normas e recebimento do valor pago pelos usuários da água.

Os recursos arrecadados são empregados na conservação e melhoria da qualidade da água da bacia e principalmente no tratamento dos efluentes de esgoto doméstico. Várias Estações de Tratamento de Esgoto - ETE - foram construídas com recursos do Prodes - Programa de Despoluição de Bacias Hidrográficas, também conhecido como Programa de Compra de Esgoto Tratado.

Um grande desafio para os gestores de águas é a permanente readaptação à mudanças climáticas que estão ocorrendo.
Secas prolongadas em regiões com recursos hídricos abundantes derrubam os planejamentos feitos em condições normais anteriores, como por exemplo as grandes secas que ocorreram no sul da região amazônica em 1983 e 2001. 
Chuvas fortes e constantes provocaram no início de 2008 grandes cheias nos rios do nordeste.

Outro grande desafio é a degradação crescente de rios e lagos produzido por efluentes sem tratamento de esgoto doméstico e industrial próximos a regiões urbanas em grande expansão.

Águas subterrâneas.

Os aqüíferos são constituídos por reservatórios de pequena profundidade denominados de lençóis freáticos e outros de maior profundidade.
Os aqüíferos são alimentados pela infiltração das precipitações atmosféricas, constituindo a recarga primária. 
Os lençóis freáticos são alimentados principalmente pelas chuvas de verão. Os aqüíferos profundos não se beneficiam diretamente destas chuvas e sim de recargas provenientes de reservatórios à montante e superiores, constituindo a recarga secundária. A gravidade é o principal agente que movimenta estas águas.
As águas subterrâneas são ricas em sais minerais retirados do solo constituindo as águas minerais. 
Muitas vezes a concentração dos sais é tão elevada que a água torna-se imprópria para o consumo humano e até mesmo para a irrigação de lavouras, é o caso da água salobra retirada de poços em várias regiões do nordeste brasileiro. Esta água tem permitido a produção de camarões de água salgada em tanques no interior dos estados nordestinos.
Os aqüíferos superiores, os freáticos, são mais vulneráveis a infiltrações  de agentes poluidores que os mais profundos. Os grandes poluidores são os esgotos sanitários resultantes de fossas  e os reservatórios de rejeitos industriais sem tratamento.
A despoluição das águas subterrâneas é difícil e de elevado custo, sendo sempre muito mais eficiente adotar medidas que evitem esta poluição
As águas subterrâneas estão enquadradas no SINGREH, e portanto são passíveis de controle e cobrança por parte do governo.
Os DEAs - Departamentos Estaduais de Águas (nome genérico, podendo variar de um estado para o outro) são responsáveis pelas normas de uso e controle de qualidade das águas subterrâneas.

Águas dessalinizadas.

A água dos oceanos tem grande concentração de sais dissolvidos tornando-a imprópria para o consumo humano.
A concentração dos sais dissolvidos na água do mar não é uniforme em todos os oceanos.
No oceano Pacífico a concentração é de 33.300 mg/L (miligramas por litro), no Mediterrâneo a concentração é 40.600 mg/L e no Golfo Pérsico 48.000 mg/L.
Os sais dissolvidos também variam com a região sendo em média compostos de cloretos de sódio (86%), sulfato de  magnésio (11%), bicarbonato de cálcio (1%) e brometo de potássio (1%).
A Organização Mundial da Saúde OMS considera própria para o consumo humano a água com um nível menor que 500 mg/L de sólidos dissolvidos. 
A grande expansão de cidades e indústrias em regiões litorâneas com escassez de recurso hídricos obrigou à busca da água doce proveniente da dessalinização da água do mar. 
A dessalinização da água do mar é realizada há décadas no Caribe e no Oriente Médio onde existem hoje 1700 unidades produzindo diariamente 21 bilhões de litros de água potável.
Nos Estados Unidos operam algumas usinas de dessalinização na Flórida existindo um projeto de implantação de 20 na Califórnia.
Mundialmente são produzidos diariamente 29 bilhões de litros de água potável a partir de água salgada.
Existem em funcionamento unidades móveis de dessalinização da água do mar. O Exército Americano possui milhares destas unidades, com capacidade de produzir perto de 11.000 litros de água potável por dia.

Princípio físico 04.
A osmose consiste na passagem do soluto de uma solução menos concentrada para uma mais concentrada, separadas por uma membrana semipermeável.
A osmose é um processo dinâmico, resultante da diferença do fluxo de moléculas do solvente através da membrana semipermeável.
Membrana semipermeável é uma membrana que em contacto com uma solução retém o soluto só deixando passar o solvente.
Pressão osmótica é a pressão resultante exercida pelo solvente para atravessar a membrana semipermeável durante a osmose, ou seja, é a diferença entre a pressão hidrostática exercida pela solução e a exercida pelo solvente sobre a membrana semipermeável.

Osmose reversa consiste na inversão do sentido do fluxo do solvente quando é aplicada uma pressão superior à pressão osmótica.

Processos de dessalinização da água.

Atualmente a dessalinização da água é realizada por dois processos:

Destilação multiestágios.
A água salgada é aquecida, sendo o vapor de água condensado em seguida. Esta água condensada é novamente aquecida sendo o vapor condensado e assim sucessivamente n vezes. Apos o estágio de ordem n é obtida a água doce.
Este processo é muito dispendioso e só és aplicável quando quando o calor é subproduto de uma outra atividade industrial.
Osmose reversa.
A água salgada retirada do mar é filtrada sendo a seguir introduzida sob pressão numa tubulação contendo uma membrana semipermeável. É realizada uma osmose reversa onde a água dessalinizada é obtida numa tubulação central como mostra a figura abaixo. A medida que a osmose reversa vai ocorrendo a água salgada vai aumentando de concentração. Ao fim do processo é obtida água doce que em seguida recebe ainda um tratamento, e água salgada muito concentrada que é devolvida ao mar.

O processo de obtenção de água potável por osmose reversa da água do mar, consome  energia elétrica e só foi viabilizado economicamente graças às novas membranas semipermeáveis e os filtros mais eficientes que aumentam a durabilidade destas membranas.
Estas instalações de obtenção de água potável são largamente utilizadas na dessalinização da água salobra retirada dos poços cavados no semi-árido do nordeste brasileiro.
A figura mostra uma destas instalações que normalmente são de pequeno e médio porte.


Mudanças climáticas