1. Compreender que o tratamento de água  envolve processos fisicos e químicos.
2. Identificar as etapas do tratamento de água e os tipos de separação de misturas empregados.
3. Verificar as reações químicas envolvidas no processo de tratamento de água.
4. Entender a importância ambiental do tratamento de água e do consumo consciente da água potável

Processos de separação de misturas

Reações químicas

Atividade 1 

Motivação 

O que é água potável?

Como é a disponibilidade água potável em sua cidade?

De onde vem a água que chega à torneira de sua casa?

Como essa água é utilizada em sua casa?

Fechamento dessa conversa inicial pelo professor

O professor deverá organizar no quadro os dados obtidos a partir dessa sondagem, e após a leitura, retomá-los na perspectiva de estabelecer relações entre a situação local e aquela apresentada no texto.

Para o fechamento da discussão, o professor deverá destacar a importância do tratamento de água nas cidades para que a população tenha acesso à água potável.

Para esse fechamento, sugerimos um "pequeno texto" cujas cópias deverão ser disponibilizadas para os alunos. Cabe ao professor entregar os textos para os alunos e solicitar, em um primeiro momento, que os mesmos façam uma leitura silenciosa e individual. Caso o professor não tenha recursos para a impressão dos textos, cabe a ele preparar transparências para serem projetadas com retroprojetor para que os alunos façam a leitura. Em um segundo momento, um aluno pode ler em voz alta até um certo ponto do texto e outro dar sequência à leitura,  para que todos participem. Em um terceiro momento o professor pode propor uma leitura mais detalhada, fazendo esclarecimentos a cada parágrafo.

Sugestão de texto

Água potável

A água é indispensável a toda e qualquer forma de vida.  É considerada potável toda a água disponível na natureza que pode ser destinada ao consumo dos seres vivos, sem  riscos de adquirirem doenças por contaminação.

 Por ser essencial à vida, essa água deve estar disponível para a população rural e urbana, em todo o mundo. Geralmente na região rural não há o tratamento antecipado desse recurso; no entanto, nos centros urbanos quase sempre se faz necessário realizar uma verificação da qualidade e o grau de contaminação, uma vez que nas proximidades das cidades é comum os córregos e rios estarem poluídos.

Na realidade, a água potável, ou mesmo a água doce disponível na natureza, é bastante restrita. Cerca de 97,61% da água total do planeta é proveniente das águas dos oceanos; calotas polares e geleiras representam 2,08%; água subterrânea 0,29%; água doce de lagos 0,009%; água salgada de lagos 0,008%;  água misturada no solo 0,005%; rios 0,00009% e vapor d’água na atmosfera 0,0009%. Diante desses percentuais pode-se presumir que apenas 2,4% da água do planeta corresponde à  água doce, porém, somente 0,02% está disponível em lagos e rios que abastecem as cidades e pode ser consumida. Desse restrito percentual, uma grande parcela se encontra poluída, diminuindo ainda mais as reservas disponíveis.

Nessa perspectiva, a ONU (Organização das Nações Unidas) divulgou uma nota com uma previsão de que até 2050, aproximadamente 45% da população não terá a quantidade mínima de água necessária à sua sobrevivência. No mundo subdesenvolvido, cerca de 50% da população consome água poluída; em todo planeta pelo menos 2,2 milhões de pessoas morrem em decorrência do uso de água contaminada e sem tratamento. Segundo estimativas, existem atualmente cerca de 1,1 bilhão de pessoas que praticamente não têm acesso à água potável, bem comum a todo ser humano.

A poluição é um dos maiores problemas relativos à água doce planetária uma vez que, diariamente, os mananciais de todo o  mundo recebem dois milhões de toneladas de diversos tipos de resíduos. Quem sofre de maneira mais contundente os reflexos dessa realidade  são as pessoas pertencentes às camadas populacionais mais excluídas que vivem em países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento.

A água potável pode ser oriunda de uma fonte natural, desde que não haja nenhum tipo de contaminação em sua nascente ou percurso. Pode ser também obtida através de um processo de tratamento físico e/ou químico.  O tratamento de água visa reduzir a concentração de poluentes até o ponto em que não representem riscos para a saúde pública. Nas cidades, este processo é realizado nas ETAs (Estações de Tratamento de Água), onde a água passa por várias etapas, iniciando com a decantação, seguida da filtração, da fluoretação, da desinfecção e da floculação. 

Fontes do texto sugerido:

Água potável. Disponível em: 

 http://www.suapesquisa.com/o_que_e/agua_potavel.htm;   Acessado em 15/06/2010.

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua_pot%C3%A1vel;   Acessado em 15/06/2010.

http://www.brasilescola.com/geografia/agua-potavel.htm  . Acessado em 15/06/2010.

Para ilustrar e complementar esse  texto o professor deverá, após a sua discussão, exibir o  vídeo Escassez de água potável em discussão, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=GJIgVkYEkSA&feature=fvsr  . Acessado em 15/06/2010. O vídeo explicita a situação da Turquia onde a água potável é escassa e de má qualidade.

Recomendamos que essa aula aconteça no laboratório de informática, onde os alunos possam ter acesso à internet em pequenos grupos. Se isso não for possível, o professor poderá fazer o "download" do vídeo e salvá-lo em "pen drive"  e projetá-lo para toda a turma, utilizando um aparelho de data show.

Atividade 2

Para dar sequência ao assunto, sugerimos a exibição e discussão de um vídeo de 9:08 min. que apresenta as etapas do processo de tratamento de água que acontece em uma ETA em São Paulo

 Além dos detalhes sobre o tratamento de água, o vídeo sensibiliza para a necessidade do uso sustentável desse recurso natural vital à vida na Terra e dá dicas para a redução do consumo em casa.

Vídeo: Tratamento de água Sabesp. Disponível em:  http://www.youtube.com/watch?v=P2ShcHsEGts.  Acessado em 15/06/2010.

Recomendamos que essa aula aconteça no laboratório de informática, onde os alunos possam ter acesso à internet em pequenos grupos. Se isso não for possível, o professor poderá fazer o "download" do vídeo e salvá-lo em "pen drive" e projetá-lo para toda a turma, utilizando um aparelho de data show.

Discussão do vídeo

O professor deve entregar um roteiro impresso aos alunos com questões para orientar os registros a serem feitos tendo o vídeo como referência. Durante a exibição do vídeo, os alunos deverão ter tempo para discussão em grupo e anotações. Em seguida, o professor deverá promover a discussão do vídeo por toda a turma, tendo esses registros dos grupos como referência.

1) Como é a disponibilidade de água potável para o abastecimento da cidade de São Paulo?

2) Quais são as etapas para o tratamento dessa água?

4) Quais etapas correspondem a processos físicos?

5) Quais etapas correspondem a processos químicos?

6) O que podemos fazer  para usarmos racionalmente a água potável que temos à nossa disposição diariamente?

Pesquisa 

Aproveitando que os alunos estarão utilizando a internet, o professor deve encaminhar uma pesquisa de aprofundamento teórico que complemente as informações do vídeo a respeito dos processos físicos e químicos envolvidos no tratamento de água. Para isso, deve especificar pelo menos os quatro principais:  a floculação; a decantação; a filtração e a cloração.Fontes para essa pesquisa: Separação de misturas: Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Separa%C3%A7%C3%A3o_de_misturas  ;

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/processosseparmisturas.htm Acesso em 16/06/2010. 

Também é necessário que se discuta os custos do tratamento de água nas ETA. Para subsidiar essa discussão os alunos deverão fazer uma leitura da reportagem da folha Online  publicada em: http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano/ult95u97316.shtml   Acessado em 16/06/2010.

O fechamento dessa discussão deverá acontecer por meio do estudo de um texto de fundamentação teórica, que poderá ser elaborado pelo professor, tendo como referência os livros didáticos e sites que tratam do assunto. Tendo em vista a dificuldade que muitos professores têm de acesso a alguns livros, deixaremos aqui uma sugestão de texto.

Sugerimos que a leitura e discussão desse texto sigam os procedimentos indicados na atividade 1. Para os alunos do Ensino Médio, o professor poderá, após a leitura individual, apontar os destaques do texto e discutí-los.

Sugestão de texto

Tratamento de água: processos químicos e físicos

Dicificilmente pensamos na importância de termos, de forma tão fácil, água limpa em nossas residências. Mas de onde vem a água que se bebe? Ela já vem limpa da fonte ou precisa passar por um processo de limpeza?

A água que recebemos em casa vem de rios e represas que contêm toda a sorte de impurezas. Por isso precisa ser submetida a uma série de tratamentos que a tornam adequada para o consumo. Isso é realizado nas estações de tratamento de água e consiste em um processo de basicamente quatro etapas principais: a floculação; a decantação; a filtração e a cloração. Duas delas envolvem processos químicos - a floculação e a cloração; as demais são processos físicos. No caso dos processo químicos acontecem transformações na estrutura da matéria, o que não ocorre nos físicos.

A floculação é feita para retirar os sólidos maiores em suspensão.Em tanques de concreto com a água em movimento, as partículas sólidas se aglutinam em flocos maiores. Para isso são adicionados à água dos tanques, duas substâncias: sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio. Essas duas substâncias reagem quimicamente, formando hidróxido de alumínio e sulfato de cálcio:

Sulfato de alumínio + hidróxido de cálcio -> hidróxiod de alumínio + sulfto de cálcio.

O hidróxido de alumínio resultante se apresenta sob a forma de flocos gelatinosos. A sujeira adere a eles e, juntos, acabam se precipitando para o fundo do tanque. Portanto, no processo de floculação, as partículas sólidas se aglomeram, tornando-se mais pesadas e maiores.

Tem início, então, a fase de decantação, um processo físico que permite a separação dos componentes dessa mistura - água e flocos de sujeira. A água é encaminhada para  outros tanques onde, por ação da gravidade, os flocos com as impurezas e partículas ficam depositadas no fundo, separando-se da água.

Depois de separada dos flocos grandes, a  água passa por filtros formados por carvão, areia e pedras de diversos tamanhos. Nesta etapa, as impurezas de tamanho pequeno ficam retidas no filtro. A filtração é,  também de um processo físico, de separação de misturas.

Depois que a água fica livre de impurezas pelos processos anteriores, tem início a fase de tratamento químico para a desinfecção. Adicionam-se à água o cloro, germicida eficiente para a eliminação de microrganismos.

Após a cloração, ainda é adicionada à água a cal virgem (cal hidratada ou  carbonato de sódio) para equilibar a acidez.  Esse procedimento serve para corrigir o PH da água e preservar a rede de encanamentos de distribuição.

Costuma-se também aplicar flúor na água para prevenir a formação de cárie dentária em crianças.

Embora todas essas etapas sejam recomendadas para que a água esteja em ótimas condições de uso, nem sempre todas elas acontecem no processo de tratamento. A adição de flúor, por exemplo não é uma prática muito usual,  apesar do seu grande potencial preventivo. Muitas vezes essa etapa é negligenciada com vistas á redução dos custos do processo de  tratamnto de água pelos municípios.

Fontes:

Tratamento de água. Disponível em: http://www.suapesquisa.com/o_que_e/tratamento_agua.htm  Acessado em 16/06/2010.

BARROS, Carlos; PAULINO, W. Roberto.Ciências: física e química. São Paulo: Ática, 20002.

Para facilitar as explicaçações que se fizerem necessárias o professor poderá utilizar imagens esquemáticas, como a indicada a seguir.

Fonte da imagem: http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=23&sid=98&tpl=printerview . Acessado em 15/06/2010.

 DISCUSSÃO DO TEXTO EM GRUPOS 

1.      Podemos afirmar que a água como está na natureza é uma mistura?

Sim. Há diversas substâncias que podem ser separadas por meio do tratamento da água. 

2.      Por que é necessário o tratamento da água para que ele se torne potável?

Para a retirada de impurezas como  microganismos, e partículas sólidas que estão misturadas a elas.

3- Quais são os processos físicos para o tratamento da água? E os químicos?

4- Por que é necessário que se faça o consumo consciente de água potável?

FECHAMENTO DA DISCUSSÃO 

Fechamento da discussão pelo/a professor/a destacando:

1. Os processos de separação de misturas que ocorrem no processo.
2. As reações químicas envolvidas
3. Importância do tratamento de água
4. Escassez de água potável no mundo.
5. Consumo consciente da água, especialmente a água potável tratada.

  Fechamento da atividade 2

Cálculo do consumo diário de água potável em atividades diárias, utilizando o recurso disponível em http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/12643/Calculador_agua.swf?sequence=1 ..Acessado em 15/06/2010. Organizados em grupos, os alunos deverão acessar o intrumento dirretamnte da internet.

Cada aluno do grupo deverá fazer seus cáculos e socializar para os demais. Caberá ao grupo avaliar o consumo de cada um e refletir a respeito buscando alternativas para o uso consciente desse recurso natural.

Atividade  3 

Atividade prática - Tratamento de água

Disponível em:

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/4941/Tratamento%20de%20%C3%A1gua.pdf?sequence=1 Acessado em 15/06/2010.

Atividade 4

O professor deverá organizar uma visita a uma estação de tratamento de água (ETA) de sua cidade a fim de que os alunos possam verificar pessoalmente como acontece o processo, ampliando a compreensão das etapas e o envolvimento de processos fisicos e quimicos. Quando houver muitas ETAs, deve-se  priorizar aquela que abasteça o entorno da escola e que, na maioria das vezes, abastece também as residências dos alunos.  Geralmente, nesses locais, há pessoas capacitadas para explicarem todo o processo, enumerando cada etapa e a separação de mistura envolvida.  O professor deve ficar atento a essas explicações e complementa-las fazendo conexões com o que foi discutido em sala de aula.

O professor deverá orientar seus alunos a registrarem todas as etapas de tratamento da água nessa ETA para discussão posterior, em sala de aula. Para que haja melhor aproveitamento, os alunos deverão ser organizados em grupos durante a visita para que possam discutir in loco as questões que chamarem a sua atenção, formularem perguntas e terem dúvidas esclarecidas.

Sugerimos que essa visita seja fotografada em diferentes momentos e que essas fotos sejam reveladas para comporem o painel que divulgará o estudo do tema para toda a comunidade escolar.

Atividade 5

FECHAMENTO DO TEMA:

Produção de um texto coletivo e montagem de um painel pelo grupo a respeito do tema, do que foi estudado em sala,  pesquisas complementares e visita à ETA.   

No texto deverão ser contemplados os itens: 

As etapas do tratamento de água; os tipos  de separação de misturas e  processos químicos empregados;  a comparação entre o tratamento de água apresentado no vídeo e o que acontece na sua cidade; a importância ambiental do tratamento de água; o consumo consciente da água potável; conexões entre as atividades desenvolvidas nas aulas.

Poluição da água. Disponível em: http://www.suapesquisa.com/poluicaodaagua/ Acessado em 15/06/2010

Dia mundial da água. disponível em: http://www.suapesquisa.com/datascomemorativas/dia_mundial_da_agua.htm Acessado em 15/06/2010

Vídeo - Planeta água . Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=5humo0Xk-V0&feature=related  Acessado em 15/06/2010

•  A avaliação do conteúdo poderá ser realizada de maneira processual, ao longo das aulas e de cada atividade desenvolvida. Poderão ser utilizados como instrumentos avaliativos os registros, a pesquisa, as discussões sobre as situações apresentadas e a participação individual e coletiva na socialização. Deverão ser usados como instrumentos principais de avaliação quantitativa o texto e o painel construídos pelos grupos.

• Se houver a possibilidade de visita à ETA, o professor deverá elaborar um roteiro que oriente os alunos para efetuarem registros que depois sejam compilados em um relatório que constituirá em importante instrumento avaliativo.