nº25QUÍMICA

Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

Professor Roberto Ricelly

ÁGUA: UM TEMA IMPORTANTE DA RIO+20Água. Este foi o tema

do segundo debate dentro da série de Diálogos para o Desenvolvimento Sustentável que promove recomendações que, após votadas pelo público presente, serão levadas aos Chefes de Estado e de Governo presentes na Cúpula da Conferência das Nações Unidas sobre Desenvolvimento Sustentável (Rio+20). Água limpa e acessível a todos é uma parte essencial do mundo em que queremos viver. Há água doce sufi ciente no planeta para realizar esse sonho.

Mas, devido à crise econômica ou infraestrutura defi ciente, todos os anos milhões de pessoas, a maioria delas crianças, morrem de doenças associadas à falta d’água, esgotamento sanitário e de higiene. Escassez de água, má qualidade da água e saneamento inadequado impactam negativamente a segurança alimentar, as escolhas de subsistência e as oportunidades educacionais para as famílias pobres em todo o mundo. A seca atinge alguns dos países mais pobres do mundo, agravando a fome e a desnutrição. Até 2050, pelo menos uma em cada quatro pessoas provavelmente viverá em um país afetado por escassez crônica ou recorrente de água potável. A escassez e má qualidade da água impactam, entre outras coisas, na segurança alimentar e nas condições de subsistência em todo o mundo.

Como é feito o tratamento de água?

Tratamento de Água

Represa

ColorFlúor

Reservatório

Sulfato dealumínio,cal e cloro

FloculaçãoDecantação

Filtração

Captação ou bombeamento

Distribuição

Rede de distribuição

Cidade

Quase toda a água potável que consumimos se transforma em esgoto, que é introduzido nos rios e lagos. Esses mananciais, uma vez contaminados, podem conter micro-organismos causadores de várias doenças como a diarreia, hepatite, cólera e febre tifoide. Além dos micro-organismos, as águas dos rios e lagos contêm muitas partículas que também precisam ser removidas antes do consumo humano.

Daí a necessidade de se tratar a água para que esta volte a ser propícia para o consumo humano.

Quando pensamos em água tratada normalmente nos vem à cabeça o tratamento de uma água que estava poluída, como o esgoto, para uma que volte a ser limpa. Cabe aqui fazer uma distinção entre tratamento de água e tratamento de esgoto: o tratamento de água é feito a partir da água doce encontrada na natureza que contém resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e micro-organismos. Por essa razão a água é levada do manancial para a Estação de Tratamento de Água (ETA). Já o tratamento de esgoto é feito a partir de esgotos residenciais ou industriais para, após o tratamento, a água poder ser reintroduzida no rio, minimizando seu impacto ao ambiente. Podemos dividir o tratamento de água em duas etapas, as quais chamamos de tratamento inicial e tratamento fi nal.

Tratamento inicial:

Não há reações químicas envolvidas, somente processos físicos.• Peneiramento: elimina as sujeiras maiores.• Sedimentação ou decantação: pedaços de impurezas que não

foram retirados com o peneiramento são depositados no fundo dos tanques.

• Aeração: borbulha-se ar com o intuito de retirar substâncias responsáveis pelo mau cheiro da água (ácido sulfídrico, substâncias voláteis etc.).

Tratamento fi nal:

• Coagulação ou fl oculação: neste processo as partículas sólidas se aglomeram em fl ocos para que sejam removidas mais facilmente.

Esse processo consiste na formação e precipitação de hidróxido de alumínio (A�2(OH)3), que é insolúvel em água e “carrega” as impurezas para o fundo do tanque.

Primeiramente, o pH da água tem que ser elevado pela adição ou de uma base diretamente, ou de um sal básico conhecido como barrilha (carbonato de sódio).

Base:

NaOH(s) → Na+(aq) + OH–

(aq)

Sal básico:

Na2CO3(s) → 2 Na+(aq) + CO aq3

2(( ))--

CO aq32(( ))-- + H2O(�) → HCO aq3(( ))

-- + OH–(aq)

FB NO ENEM2 FB NO ENEM2

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Após o ajuste do pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá dissolver na água e depois precipitar na forma de hidróxido de alumínio.

Dissolução:

A�2(SO4)3(s) → 2 A aq� (( ))++3 + 2 4

3SO aq(( ))--

Precipitação:

A aq� (( ))++3 + 3 OH–

(aq) → A�(OH)3(s)

• Sedimentação: os fl ocos formados vão sedimentando no fundo do tanque, “limpando” a água.

• Filtração: a água da parte superior do tanque de sedimentação passa por um fi ltro que contém várias camadas de cascalho e areia, e assim retiram as impurezas menores.

• Desinfecção: é adicionado na água um composto bactericida e fungicida, como por exemplo o hipoclorito de sódio (água sanitária, NaC�O), conhecido como “cloro”.

Como eu posso saber se estou gastando água mais do que o necessário?

Estamos tão habituados com a abundância de água que esquecemos que ela é fundamental à vida de todos os seres humanos e à manutenção de todos os ecossistemas. Necessitamos da água para um simples banho, para beber, para a agricultura e para tantas outras necessidades que muitas vezes nem nos damos conta.

O fato é que a quantidade de água doce disponível para tudo o que fazemos é muito pequena, perto de 3% do volume total existente, pois os outros 97% é de água salgada. Desses 3% de água doce, grande parte está na forma de gelo, portanto apenas 1% está acessível para a população de todo o planeta.

A quantidade mínima de água necessária para a vida de um ser humano varia de acordo com seu padrão de vida, o local em que mora e seus hábitos. O consumo médio por indivíduo deveria ser de cerca de 300 L por dia, levando-se em conta que este vive em uma sociedade desenvolvida. Porém, para levar uma vida saudável, segundo a Organização Mundial da Saúde, o consumo mínimo de água potável diário seria de 50 L. No Brasil, é adotado como consumo de água necessário para uma vida confortável numa residência de 150 a 200 litros por pessoa por dia.

Breve histórico sobre tratamento de esgoto

Na Inglaterra surgiram as primeiras tentativas de medir e caracterizar a poluição, os primeiros regulamentos de proteção aos cursos d’água e os primeiros processos de tratamento de águas residuais. A primeira medida adotada foi a construção de sistemas de esgotos subterrâneos, o que ocorreu pela primeira vez em 1843 em Hamburgo, na Alemanha, quando a cidade foi reconstruída após um incêndio. Cientistas do século XIX concentraram esforços para combater as causas das diferentes doenças surgidas devido à falta de saneamento básico, o que impulsionou o desenvolvimento da microbiologia.

A primeira Estação de Tratamento de Água (ETA) foi construída em Londres em 1829 e tinha a função de coar a água do rio Tâmisa em fi ltros de areia. A ideia de tratar o esgoto antes de lançá-lo ao meio ambiente, porém, só foi testada pela primeira vez em 1874 na cidade de Windsor, Inglaterra. Não se sabia como as doenças “saíam do lixo e chegavam ao nosso corpo”. A ideia inicial é que vinham do ar, pois o volume de ar respirado por dia é muito superior ao volume de água ingerido. Porém, com a descoberta de que doenças letais da época (como a cólera e a febre tifoide) eram transmitidas pela água, técnicas de fi ltração e a cloração foram mais amplamente estudadas e empregadas.

Atualmente, é consenso que o esgoto (efl uente ou águas residuais), industrial ou doméstico, precisa ser tratado antes de ser lançado nos mananciais para minimizar seu impacto no meio ambiente e para a saúde humana. Esse tratamento é feito nas chamadas Estações de Tratamento de Esgoto (ETE). Infelizmente, no Brasil, 62% da população não tem saneamento básico. Do esgoto coletado, menos de 20% é tratado antes de ser devolvido para os rios e outros mananciais. Certamente a água nunca vai acabar, pois esta fi ca recirculando entre os reservatórios (rios, oceanos, atmosfera), tanto na fase líquida como na fase gasosa ou sólida. A questão é que quanto mais poluída for a água, mais caro será seu tratamento e, no futuro, a água de qualidade poderá ser privilégio de poucos.

Exercícios

1. A qualidade da água depende integralmente de suas características físicas, químicas e biológicas, que vão infl uenciar no grau de tratamento a ser dado à água natural. Diariamente, a Companhia de Saneamento Básico de São Paulo realiza o tratamento da água que os paulistanos recebem em casa. Esse tratamento é composto de diversas fases, sendo que, inicialmente, ocorre uma coagulação, que é quando a água recebe o sulfato de alumínio. Em seguida, vem a fl oculação, realizada em tanques de concreto, onde é feito um processo de aglutinação. A decantação ocorre logo depois e, em seguida, seguem as etapas de fi ltração, de desinfecção e de fl uoretação. Somente depois é que a água pode ser consumida pelas pessoas. Trata-se de um processo lento, custoso, mas necessário para que todas as impurezas e micro-organismos sejam destruídos, e a água se torne potável.A adição de sulfato de alumínio é o primeiro passo desse processo e pode ser representado pela equação química não balanceada abaixo.

A�2(SO4)3 + H2O A�(OH)3 + H2SO4

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FB NO ENEM 3

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4. Alguns insetos andam com facilidade sobre a água. Em rios poluídos com esgoto doméstico isso é mais difícil de acontecer, principalmente devido à presença de grandes quantidades de sabão e detergente provenientes de atividades como lavar louças e roupas e tomar banho. A água poluída dessa forma impede que os insetos caminhem sobre sua superfície devido:A) ao mau odor exalado pelas águas poluídas.B) à redução da tensão superfi cial da água dos rios.C) à fragilidade das moléculas de sabão e de detergente.D) à mudança de pH observada na água poluída.E) à baixa concentração de oxigênio dissolvido nestas águas.

5. Na nova estação de águas de Florianópolis, à beira do Rio Cubatão, serão produzidos cerca de 4.300 L/seg de água tratada. Reações de dupla troca, que produzem substâncias gelatinosas, auxiliam na retirada dos materiais em suspensão. Este processo denomina-se:A) fl oculação.B) desinfecção.C) fi ltração.D) decantação.E) aeração.

FB no Enem – Nº 24 – Professor: Hermeson Veras1 2 3 4 5E B B B C

Anotações

Assim, de acordo com a equação dada, de adição de sulfato de alumínio, é correto afi rmar que:Dados: massas molares em g/mol: H = 1, O = 16, A� = 27 e S = 32.

A) o pH da água se torna básico, pois há a formação de A�(OH)3.B) após o balanceamento, a soma dos menores coefi cientes inteiros

possíveis para a equação é 11.C) a adição de hidróxido de alumínio no sistema em equilíbrio

aumenta a produção de ácido sulfúrico.D) o número de oxidação do enxofre no sulfato de alumínio é igual

a –2.E) adicionando-se 68,4 g de sulfato de alumínio a 21,6 g de água,

produz-se 58,8 g de ácido sulfúrico.

2. Ao iniciar as atividades, um piscicultor mandou analisar a água dos criadouros e o resultado obtido para o teor de oxigênio dissolvido foi de 7 mg/L. Após algum tempo, num período de forte estiagem e muito calor, em um dos tanques ocorreu uma alta mortandade de peixes, onde ele constatou que a concentração do oxigênio dissolvido havia diminuído para 0,8 mg/L e que a água estava contaminada por resíduos provenientes da fossa de uma casa próxima, o que favoreceu uma proliferação de micro-organismos. Para sanar o problema, o piscicultor instalou nos tanques bombas de aeração e um sistema de circulação constituído por tubulações que permitiam que a água fosse submetida à radiação de alta energia (ultravioleta – UV). Com isso o piscicultor conseguiu equilibrar sua produção de peixes no tanque afetado, e verifi cou que o teor de oxigênio dissolvido na água havia voltado a níveis próximos aos anteriores. Sobre o sucesso das medidas adotadas, pode-se afi rmar que:A) a luz UV agiu sobre o N2 do ar, levando à formação de N2O,

responsável pela destruição dos micro-organismos.B) a luz UV resfriou a água e favoreceu a solubilização do O2,

responsável pela destruição dos micro-organismos.C) os micro-organismos anaeróbicos, causadores da queda do teor

de O2 dissolvido, foram destruídos quando da aeração. D) o processo de aeração provocou o crescimento exponencial dos

micro-organismos aeróbicos que auxiliaram na reposição do O2 no tanque.

E) houve um aumento do O2 dissolvido na água devido ao processo de aeração e houve redução dos micro-organismos aeróbicos por ação da luz UV.

3. O esquema que segue refere-se às etapas de tratamento do esgoto doméstico:

ESGOTO Separação de lixoPeneiras

Lodo

Rio Câmara de coagulação

Reator biológico

Separação de reíduos sólidosFloculação(I) (II)

(III)

(IV)

Considerando-se as etapas I, II, III e IV, o processo de tratamento de esgoto envolve, respectivamente, as etapas de:A) fi ltração, fi ltração, catação e decantação.B) decantação, fi ltração, fermentação e fi ltração.C) fi ltração, decantação, catação e fi ltração.D) decantação, decantação, fermentação e fi ltração.E) fi ltração, decantação, fermentação e decantação.

OSG.: 61307/12 - 17/07/12AN / Rev.: TONY

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Anotações