Avaliação de potencial de dessalinização e condições de custo Caso de estudo: Concelho de Cascais

Abstract

A escassez de água à escala global representa um desafio significativo, pois afeta diretamente a saúde, a qualidade de vida, a produção de alimentos e a estabilidade ambiental. O crescente consumo de água, juntamente com fatores como a urbanização e as alterações climáticas, entre outros, torna a gestão da água um problema de extrema importância. A dessalinização oferece uma fonte alternativa de água doce, aproveitando as vastas reservas de água salgada disponíveis no mundo. O presente trabalho estuda a possível implementação de tecnologias de dessalinização como uma abordagem estratégica para mitigar a escassez de água. O estudo avalia os custos associados à dessalinização, bem como a sua viabilidade em diferentes contextos tecnológicos e regionais. Através do caso de estudo do Concelho de Cascais e com base na tecnologia de dessalinização de osmose inversa, foram avaliados diversos cenários. Foi escolhida a osmose inversa uma vez que é a tecnologia mais utilizada mundialmente, devido à sua elevada eficiência energética quando comparada com outras tecnologias, aos seus custos reduzidos e à sua fácil adaptação a diferentes tamanhos e contextos geográficos. As variáveis utilizadas nestes cenários foram a capacidade de produção de água doce, o custo da energia, o consumo energético, o tempo de vida útil da unidade de dessalinização e o custo do terreno. No total foram estudados 72 cenários, com o objetivo de verificar quais das variáveis estudadas tinham maior influência nos valores dos indicadores. Os indicadores utilizados para caracterizar o desempenho económico de cada cenário foram o Levelized Cost ofWater (LCOW), o Net Present Value (NPV) e o Payback Time. O LCOW quantifica o custo médio de produção de água dessalinizada (€/𝑚3) ao longo do tempo de vida da central. O NPV é maioritariamente um indicador de longo prazo, considera o valor temporal do dinheiro e fornece um valor monetário simples de interpretar e de comparar com outros projetos. O Payback Time calcula quanto tempo vai demorar a recuperação do investimento inicial. Em complemento, foi realizado um conjunto de entrevistas com representantes de diversas entidades e peritos, considerados significativos no âmbito da gestão da água, designadamente entidades com intervenção no domínio da promoção da sustentabilidade no Concelho de Cascais, ou individualidades detentoras de conhecimentos científicos e técnicos sobre o assunto. Os resultados evidenciam que apenas cinco dos 24 cenários de pequena escala (com uma capacidade de produção de 1452 𝑚3/dia) obtêm um valor de LCOW inferior ao custo de produção de água atual estimado (0,539€/𝑚3), correspondente à tarifa mínima aplicada em Cascais, sem IVA e sem taxas. No entanto, em nenhum destes cinco cenários é contabilizado o custo do terreno como parte de custo de investimento, o que significa que a estimativa apurada deve ser encarada como optimista. Por outro lado, em nenhum dos cenários de grande escala (com uma capacidade de produção de 100 000 𝑚3/dia) se obteve um LCOW inferior ao custo de produção de água atual estimado em Cascais. O valor de LCOW refere-se apenas ao processo de osmose inversa, não foi considerado o custo de captação de água do oceano nem o de distribuição da água para a rede de abastecimento. Os valores de LCOWde pequena escala estão compreendidos entre 0,473 €/𝑚3 e 1,118 €/𝑚3 e os de grande escala entre 0,545€/𝑚3 a 1,419€/𝑚3. Em conclusão, não seria promissor a implementação de uma dessalinizadora no Concelho em causa. Os tempos de payback foram entre dois anos e seis anos e meio, em todos os cenários inferiores ao tempo de depreciação e ao tempo de vida útil da dessalinizadora. De acordo com os valores de NPV, todos os cenários são economicamente viáveis, no sentido em que é possível recuperar o investimento no período considerado. Conclui-se que a implementação de uma dessalinizadora que sirva o Concelho de Cascais não parece constituir uma necessidade, pelo menos a curto-prazo, uma vez que a disponibilidade hídrica é suficiente para abastecer a população de Cascais e não parece constituir uma oportunidade uma vez que atualmente o abastecimento do Concelho é feito a um custo inferior ao que seria obtido através da dessalinização embora a água seja proveniente de diferentes origens. A dessalinização é uma tecnologia em rápida evolução, mas ainda apresenta algumas barreiras, esperando-se o aumento da eficiência da tecnologia, a nível da eficiência das membranas, minimização do consumo energético, entre outros e a diminuição das suas limitações, nomeadamente a gestão de descargas de salmoura. Para tal, será prioritário reduzir o elevado consumo de energia,não descurando o processo a produção de salmoura, que pode surtir impactos negativos devido, por exemplo, à má dissipação deste produto no oceano, afetando o equilíbrio de comunidades marinhas. Os resultados aqui apresentados devem ser tomados com precaução, porque a metodologia adotada tem limitações que devem ser tidas em conta. Por exemplo, uma vez que os valores utilizados foram retirados de literatura podem existir desvios de valorização da moeda. Neste estudo foi estudado o custo de dessalinização sem integrar o pré e pós tratamento, o método de captação de água e descarga de salmoura e não foi abordado nenhum indicador ecológico.

The global water scarcity poses a significant challenge, directly impacting health, quality of life, food production, and environmental stability. The escalating water consumption, coupled with factors such as urbanization and climate change, underscores the critical importance of water management. Desalination emerges as an alternative source of freshwater, capitalizing on the vast reserves of saltwater available worldwide. This study explores the potential implementation of desalination technologies as a strategic approach to mitigate water scarcity. The research assesses the costs related withdesalination, examining its feasibility across various technological and regional contexts. Using the case study of Cascais and based on reverse osmosis desalination technology, multiple scenarios were evaluated, considering freshwater production capacity, energy costs, energy consumption, desalination unit lifespan, and land costs. In total, 72 scenarios were studied with the aim of determining which of the variables under investigation had the greatest impact on the indicator values. Performance indicators, including the Levelized Cost ofWater (LCOW), Net Present Value (NPV), and Payback Time, were employed to characterize the economic viability of each scenario. LCOW quantifies the average cost of desalinated water production (€/𝑚3) over the unit’s lifespan. NPV, a long-term indicator, considers the time value of money, providing a straightforward monetary value for comparison. Payback Time calculates the duration for recovering the initial investment. Additionally, a series of interviews were conducted with representatives from various entities and experts, significant in the realm of water management, including those involved in sustainability promotion in Cascais and individuals with scientific and technical expertise. The results reveal that only five out of 24 small-scale scenarios (with a production capacity of 1452 𝑚3/day) achieved an LCOWvalue lower than the estimated currentwater production cost in Cascais (0.539€/𝑚3), corresponding to the minimum tariff applied, excluding fees. However, none of these scenarios accounted for land costs as part of the investment, suggesting an optimistic estimate. Conversely, none of the large-scale scenarios (with a production capacity of 100,000 𝑚3/day) yielded an LCOWlower than the estimated currentwater production cost in Cascais. LCOWonly considers reverse osmosis costs, excluding seawater intake and water distribution costs. Small-scale LCOW values ranged from 0.473 €/𝑚3 to 1.118 €/𝑚3, while large-scale values ranged from 0.545€/𝑚3 to 1.419€/𝑚3. In conclusion, implementing a desalination plant in Cascais does not seem promising. Payback times ranged from two to six and a half years, all belowthe depreciation period and the desalination unit’s lifespan. According to NPV values, all scenarios are economically viable within the considered period. The implementation of a desalination plant for Cascais does not appear to be a necessity, at least in the short term, as water availability is sufficient to meet the population’s needs at a cost lower than that of desalination. Desalination technology is rapidly evolving, but barriers still exist, requiring improvements in membrane efficiency, energy consumption reduction, and addressing limitations such as brine disposal management. Prioritizing a reduction in high energy consumption, along with addressing brine production and disposal processes, is essential to mitigate potential global impacts, such as inadequate brine dissipation affecting marine ecosystems. The presented results should be approached with caution due to limitations in the adopted methodology. For instance, currency valuation deviations may exist since values were drawn from the literature. The study focused solely on desalination costs without incorporating pre and post-treatment, water intake and brine discharge methods, and did not address any ecological indicators.