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Água dessalinizada. Aspectos a ter em conta

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Javier Méndez Lorente
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Índice: Água dessalinizada. Aspectos a ter em conta

A importância do uso da água na agricultura à escala global é de 70%, enquanto nas regiões áridas e semi-áridas com agricultura altamente tecnificada se atingem valores superiores a 85%, como é o caso do sudeste de Espanha (PHDS, 2022). A intensificação da escassez de água representa um risco para o papel da agricultura de regadio na segurança alimentar global a médio e longo prazo, associado à impossibilidade de satisfazer as necessidades de água de rega utilizando recursos hídricos convencionais no futuro. Por conseguinte, são necessárias novas soluções para manter ou melhorar a produção agrícola sustentável, incluindo fontes de água novas ou alternativas, estratégias inovadoras para a conservação da água ou sistemas de irrigação mais eficientes e produtivos, em conformidade com as directrizes do Pacto Verde Europeu. 

Central de dessalinização planeada em Taweelah, Abu Dhabi. Abastecida com energia solar.

Potenciais vantagens e desvantagens da água do mar dessalinizada  

Em geral, a principal vantagem da DAM é o seu estatuto de recurso hídrico inesgotável não sujeito a variações climáticas, bem como a sua baixa salinidade, com uma condutividade eléctrica de cerca de 0,5 dS m-1, o que lhe permite compensar a elevada salinidade de outras fontes de água. No entanto, a utilização e a aceitação da DAM para irrigação agrícola são limitadas principalmente pelos custos de produção e por uma composição físico-química única. A aplicação agrícola da DAM é mais dispendiosa devido ao elevado preço da água em comparação com as fontes convencionais e exige programas de fertirrigação mais especializados e a gestão de riscos agronómicos específicos, como a fitotoxicidade do boro ou a alcalinização do solo. As principais vantagens e desvantagens da utilização da DAM para irrigação estão resumidas no Quadro 1. 

Tabela 1. Resumo das vantagens e desvantagens da AMD.

Vantagens  Desvantagens  
Recurso hídrico inesgotável  Elevado consumo de energia e emissões de CO2  
Baixa salinidade da água, com valores tipicamente em torno de 0,5 dS/m ((Martinez-Alvarez et al. 2017).  Falta de nutrientes e necessidades de fertilização. 
Valor de atenuação do risco de seca e redução da incerteza para os regantes Águas ácidas com elevado poder corrosivo  
A AMD aumenta a qualidade e a quantidade das colheitas O QUALIDADE DA ÁGUA para el riego no está regulada  
A DAM ajuda a preservar os solos e os aquíferos Riscos agronómicos, como a toxicidade para as culturas e a alcalinização dos solos. 
Inverter as tendências problemáticas da salinização dos solos Conformidade com normas rigorosas de B3+, Na+ e Cl- para irrigação agrícola 

Problemas de fitotoxicidade e risco de alcalinização do solo

Isto porque cerca de 55% e 31% do teor de sais dissolvidos na água do mar são devidos a estes iões, que continuam a predominar em proporção após o processo de osmose inversa. Além disso, a concentração de B apresentada é muito elevada na DAM, o que se deve a dois factores: a elevada concentração deste elemento na água do mar (4,5 - 6 mg/L) em comparação com a água convencional (geralmente muito próxima de 0 mg/L nas águas superficiais e até 1,5 mg/L nas águas subterrâneas) e a elevada permeabilidade das membranas de OR à passagem de B em meios neutros e ácidos (Yermiyahu et al, 2007; Raveh e Ben-Gal, 2016) em comparação com todos os outros iões. De facto, enquanto a eficiência de separação em fase única das membranas de osmose inversa é superior a 98% para os iões Na, Mg, Ca, K, Cl e SO4, a eficiência para o B é de apenas 71% (Martinez, 2009).  

Imagem 2: Estação de dessalinização de água em Carboneras, Almería.

Las concentraciones de Na en las IDAMs del sureste español varían entre los 76 y 115 mg/L, por tanto, estos valores en AMD no deberían conllevar apenas problemas de fitotoxicidad en los cultivos. No obstante, unas altas concentraciones de Na pueden dañar algunas propiedades físicas del suelo por la dispersión de las arcillas que pueden conducir a: (i) colapso estructural de los microagregados del suelo, (ii) disminución de la permeabilidad y condutividade hidráulica del suelo, (iii) más facilidad de erosión, (iv) compactação do solo, y (v) disminución de oxígeno en el suelo por disminución de la aireación (Mandal et al., 2008; Muyen et al., 2011). 

Para reduzir a sodicidade do solo na rega é importante que os catiões divalentes Ca e Mg estejam presentes em concentrações adequadas na água. Por isso, o RAS, que relaciona o equilíbrio na concentração de Na com Ca e Mg, deve ser avaliado na água de irrigação para conhecer os riscos de sodicidade a médio e longo prazo. 

Boro na AMD 

O boro, quando naturalmente presente na água, forma um equilíbrio entre o ácido bórico [B(OH)3] e o ião borato [B(OH)4-], no qual prevalece a forma de ácido bórico. Isto deve-se ao facto de a constante de dissociação do boro ser pKa= 9,15 , o que faz dele um ácido muito fraco. Em pH mais elevado, a partir de pH 10, a espécie dominante passa a ser o anião metaborato [B(OH)4-].  

A concentração de boro na água do mar é de cerca de 4 mg/L. Esta água, quando dessalinizada por osmose inversa, reduz a sua concentração de boro para 0,8 mg/L - 1,5 mg/L, dependendo das condições e dos métodos utilizados na dessalinização. Para que o boro seja eficazmente rejeitado nas membranas, é essencial evitar o boro sob a forma de ácido bórico, uma vez que a ausência de carga e de hidrogénios ácidos o torna capaz de formar ligações de hidrogénio com os grupos activos das membranas.María Fernanda Chillón Arias, 2009) 

Em geral, existe um intervalo estreito entre as concentrações de deficiência de boro 0,5 mg/L em culturas lenhosas como os citrinos e (1-4 mg/L) em culturas hortícolas.  

As águas de irrigação de superfície têm normalmente concentrações de boro inferiores a 0,1 mg/L, o que significa que são frequentemente necessárias entradas adicionais de fertilizantes (através de complexos de micronutrientes) para garantir um desenvolvimento ótimo das culturas. No entanto, os recursos hídricos não convencionais, como a água para reutilização e a água do mar dessalinizada, distinguem-se por concentrações de boro significativamente mais elevadas do que as águas de superfície. A concentração de B na DAM produzida nos IDAMs do sudeste de Espanha varia entre 0,56 mg/L e 0,92 mg/L, valores que são superiores às tolerâncias máximas indicadas para culturas lenhosas como os citrinos e que podem, portanto, causar problemas de toxicidade e reduções de rendimento.  

Imagem 3: Instalação de dessalinização em Palmachim, Israel.

Caso a utilização final da DAM seja a irrigação agrícola, o controlo da concentração de boro (B) na água do produto pode também ser objeto de um pós-tratamento específico. O B na água de irrigação pode ser reduzido para um nível abaixo do limiar de toxicidade das culturas sensíveis com osmose inversa e resinas de permuta catiónica para remover o boro da DAM à escala da parcela (Imbernon-Mulero et al., 2022).  

A concentração de B na água do mar dessalinizada produzida em Espanha tem sido tradicionalmente limitada a 1 mg/L, que era o valor máximo estabelecido no Real Decreto 140/2003, que estabelecia os critérios sanitários para a qualidade da água destinada ao consumo humano. Este valor foi recentemente aumentado no Real Decreto 3/2023 para 1,5 mg/L, exceto quando a origem total da água é água de transição ou costeira e o tratamento de potabilização é a dessalinização, caso em que se aplicará um valor máximo de 2,4 mg/L.  

Estas concentrações satisfazem largamente as necessidades das culturas, mas podem induzir fitotoxicidade, especialmente em culturas mais susceptíveis, como os citrinos. Os sintomas mais comuns da toxicidade do B são bordos queimados nas folhas mais velhas, amarelecimento das pontas das folhas e decomposição acelerada, que pode mesmo levar à morte da planta (Martinez-Alvarez et al., 2017).  

Os primeiros estágios da toxicidade do boro geralmente aparecem como amarelecimento ou manchas na ponta da folha. Em casos graves, manchas de goma aparecem nas superfícies inferiores das folhas com queda prematura das folhas. Os sintomas graves podem incluir a morte de galhos. 

Imagem 4: Toxicidade de boro em citrinos.

O estabelecimento de limites de tolerância de boro (B) na água de irrigação para diferentes culturas é uma tarefa complexa que exige um trabalho experimental meticuloso. Vários factores, como a variedade da cultura, as características do solo, a química da água, as condições climáticas e as práticas de gestão da rega, têm uma influência significativa na resposta da cultura ao B e, consequentemente, nos resultados obtidos (Grattan et al., 2015). 

O quadro 2 ilustra a sensibilidade variável das culturas ao B. Mostra que as culturas mais sensíveis são as lenhosas, especialmente os citrinos e as árvores de fruto de caroço, enquanto as culturas com ciclos vegetativos curtos, como os produtos hortícolas e as gramíneas, são menos afectadas. 

No entanto, ao interpretar o quadro 2, é essencial considerar que os valores se referem à concentração máxima de B tolerada no extrato de saturação do solo, sem qualquer redução da produção ou do crescimento vegetativo. Estes valores são geralmente mais elevados do que os encontrados na água de rega, estimados entre 1,4 e 1,9 vezes mais elevados em condições de drenagem moderada (cerca de 25%) (Jame et al., 1982).  

Como podemos ver, todo o género de árvores de citrinos e de fruta de caroço são especialmente sensíveis e vulneráveis à irrigação com água contendo elevadas concentrações de boro, como é o caso da AMD.

Tolerância de diferentes culturas ao boro.

Tolerância ao boro Cultivo Nome científico 
Muito sensível (<0,5 mg/l) Limão Citrinos limões 
Sensível (0,5 - 0,75 mg/l) Abacate Persea americana 
 Toranja Citrus X paradisi 
 Laranja Citrus sinensis 
 Alperce Prunus armeniaca 
 Pêssego Prunus persica 
 Cereja Prunus avium 
 Ameixa Prunus domestica 
 Cáqui Diospyros kaki 
 Figo Ficus carica 
 Uva Vitis vinifera 
 Noz Juglans regia 
 Cebola Allium cepa 
Sensível (0,75 - 1,0 mg/l) Alho Allium sativum 
 Trigo Triticum eastivum 
 Cevada Hordeum vulgare 
 Girassol Helianthus annuus 
 Morango Fragaria spp. 
Moderadamente sensível (1,0 - 2,0 mg/l) Pimenta  Capsicum annuum 
 Ervilha Pisum sativa 
 Cenoura Daucus carota 
 Batata Solanum tuberosum 
 Pepino Cucumis sativus 
Moderadamente Tolerante (2,0 - 4,0 mg/l) Alface Lactuca sativa 
 Couve Brassica oleracea capitata 
 Aipo Apium graveolens 
 Milho Zea mays 
 Alcachofra Cynara scolymus 
 Courgette Cucurbita pepo 
 Melão Cucumis melo 
Tolerante (4,0 - 6,0 mg/l) Sorgo Sorghum bicolor 
 Tomate Lycopersicon lycopersicum 
 Beterraba sacarina Beta vulgaris 
Muito tolerante (6,0 - 15,0 mg/l) Algodão Gossypium hirsutum 
 Espargos Espargos (Asparagus officinalis) 

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