Na atualidade, 80% da carga mundial é transportada por navios. Com o aumento do volume de cargas, a procura por um maior número de navios para transporte ampliou a navegação. (...) O movimento de embarcações ao redor dos oceanos por todo o mundo requer a admissão de água do mar como água de lastro (ballast water) para lhes conferir um nível seguro de estabilidade quando se encontram mais leves. A água de lastro é essencial para a operação segura dos navios em ambiente marinho. A gestão da água de lastro reduz o stess do casco causado por condições adversas do mar ou por mudanças no peso da carga ou combustível.
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Fonte: E. Lakshmi, M. Priya, V. Sivanandan Achari, An overview on the treatment of ballast water in ships, Ocean & Coastal Management, 199 (2021) 105296.
Como os navios transportam água de lastro para equilibrar a estabilidade do navio, as taxas exponencialmente altas de transferência de espécies exóticas que sobrevivem nos ambientes hostis do navio são uma ameaça para as espécies aquáticas nativas quando a água de lastro é descarregada. Estas criam um alto risco para todo o ecossistema marinho (Didham et al., 2005). Por exemplo, foi relatado que o Mexilhão Zebra Dreissena polymorpha, nativo da região de Ponto-Cáspio (May et al., 2006), invadiu até 40% dos pontos de de água doce ou salobra na América do Norte e perturbou altamente os ecossistemas (Johnson e Padilha, 1996).
(...) A descarga de água de lastro normalmente contém uma variedade de materiais biológicos, incluindo plantas, animais, vírus e bactérias. Existem centenas de organismos transportados na água de lastro que causam efeitos ecológicos fora do seu ambiente natural.
Inúmeras tentativas foram feitas para desenvolver dispositivos para o tratamento de águas de lastro (...) Entre os vários métodos, encontram-se os métodos à base de radiação ultravioleta, ozono, e eletrólise, os quais têm sido amplamente aplicados em navios (Kwon et al., 2015b; Tsolaki e Diamadopoulos, 2010 ).
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Fonte: J.-T. Baek, J.-H. Hong, M. Tayyab, D.-W. Kim, P. R. Jeon, C.-H. Lee, Continuous bubble reactor using carbon dioxide and its mixtures for ballast water treatment, Water Research 154 (2019) 316-326.
(...) A maioria dos tratamentos desenvolvidos são eficazes apenas para organismos maiores de tamanho >50 μm. Os tratamentos que são eficazes para organismos menores produzem subprodutos tóxicos, consomem muita energia, espaço e/ou requerem alto custo de operação. Observa-se que a filtração combinada com o tratamento com um radical hidroxilo forte pode ser o mais eficaz para o tratamento de parâmetros físico-químicos e inativação de organismos menores (<50 μm).
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Fonte: E. Lakshmi, M. Priya, V. Sivanandan Achari, An overview on the treatment of ballast water in ships, Ocean & Coastal Management, 199 (2021) 105296.
Regulação e metas internacionais sobre a água de lastro
Desde que o Comitê de Proteção ao Meio Ambiente Marinho (MEPC: 71ª sessão) anunciou o regulamento de que todos os navios devem tratar suas águas de lastro o mais tardar até 2024, os sistemas tratamento devem ser equipados em todos os navios (Royan, 2010).
(...) De acordo com a convenção de água de lastro, a troca de água de lastro deve ser realizada a pelo menos 200 milhas náuticas da terra mais próxima e em águas com pelo menos 200m de profundidade (IMO, 2004). Além disso, a regra D-1 da convenção BWM especifica que “os navios que realizam troca de água de lastro devem realizar tal operação com uma eficiência mínima de 95% de troca volumétrica” (IMO, 2004).
Investigação em curso: tratamento por borbulhamento de gases na água de lastro
No estudo conduzido por investigadores sul coreanos, um sistema de reator contínuo de bolhas de gás usando CO₂ e suas misturas foi desenvolvido para tratamento de água de lastro. O desempenho da esterilização foi avaliado pela observação da taxa de mortalidade de Artemia salina na água do mar tratada. (...) Como todos os navios emitem gases de combustão, a aplicabilidade de seu uso para tratamanto da água de lastro também foi avaliada usando gases de combustão simulados, CO₂/N₂ e CO₂/N₂/SO₂. A taxa de mortalidade de microrganismos foi experimentada para várias condições, como caudal de gás, tipo de armazenamento da água tratada, tempo de residência, pressão do gás e concentração de CO₂. Como a dispersão das bolhas de gás e a concentração de CO₂ no reator eram importantes para a eficácia do BWT, a análise de fluidodinâmica computacional (CFD) foi utilizada para dois tipos de reatores: vertical e horizontal.
(...) A eficiência do tratamento foi melhorada com o aumento do caudal de gás, tempo de residência, pressão do gás e concentração de CO₂ no gás. A toxicidade do SO₂ na mistura de CO₂ melhorou significativamente a mortalidade dos microrganismos. Como a boa dispersão das bolhas e o contato efetivo entre as bolhas e o líquido foram fatores importantes no BWT, uma taxa de mortalidade de 100% dos microrganismos pode ser alcançada controlando as condições de operação no reator de bolhas de gás do tipo vertical com um fluxo em contracorrente entre as bolhas de gás e água do mar. (...) uma vez que o excesso de gás pode ser recuperado de um separador gás-líquido antes de um tanque de lastro, o sistema pode ser operado sem o uso de gases tóxicos ou explosivos de maneira ecologicamente correta e com economia de energia.
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Fonte: J.-T. Baek, J.-H. Hong, M. Tayyab, D.-W. Kim, P. R. Jeon, C.-H. Lee, Continuous bubble reactor using carbon dioxide and its mixtures for ballast water treatment, Water Research 154 (2019) 316-326.