Método que torna dessalinizador solar mais eficiente é descoberto

Baseado na premissa que a geração de vapor usando energia solar fornece a base para muitas tecnologias sustentáveis, um novo design para a tecnologia de dessalinização solar está em desenvolvimento. O produto pode ser mais duradouro do que os disponíveis atualmente e ainda pode produzir água mais limpa, eliminando todos os germes.

“Tem surgido interesse por estruturas flutuantes de baixo custo que absorvem a radiação solar e transferem energia para a água por condução térmica, levando à evaporação. No entanto, o contato entre a água e a estrutura leva a incrustação e fixa a temperatura do vapor próximo ao ponto de ebulição. Demonstramos (no estudo) a evaporação acionada por energia solar usando uma estrutura que absorve a radiação e re-irradia os fótons infravermelhos, mas não está em contato com a água”, explica no texto do estudo realizado por pesquisadores da Universidade York, em Toronto, Canadá.

Ou seja, o “truque” é impedir que os componentes do dispositivo toquem a água salgada. Em vez disso, uma camada de material absorvente de luz repousa sobre uma bacia parcialmente cheia de água, absorvendo a luz solar e irradiando essa energia para o líquido abaixo. Isso evapora a água para criar vapor puro, que pode ser condensado em água doce para ajudar a atender às demandas de um mundo onde bilhões de pessoas não têm acesso a água limpa.

Apesar de parecer simples, essa configuração marca uma melhoria em relação a outros dispositivos de dessalinização movidos a energia solar nos quais a luz solar absorve materiais em água salgada. Ele faz a separação entre a tampa de absorção de luz e a superfície da água ajuda a manter a tampa limpa e permite que o vapor gere dezenas de graus mais quentes que o ponto de água fervente.

O processo

A tampa é composta de três componentes principais: uma camada superior feita de um composto de metal-cerâmica que absorve a luz solar, uma camada de espuma de carbono e uma camada inferior de alumínio. O calor se espalha na camada absorvente da luz solar para o alumínio, do qual a energia térmica irradia para a água abaixo. Quando a temperatura da água atinge cerca de 100°C, o vapor é produzido. O vapor sobe através de orifícios no alumínio e flui através da camada intermediária de carbono da tampa, aquecendo ainda mais ao longo do caminho, até que seja liberado em uma única corrente para fora do lado da tampa. Lá, ele pode ser capturado e condensado.

Produzir vapor superaquecido dessa maneira, sem qualquer acúmulo de gosma, é “uma ideia muito inovadora”, afirma Jia Zhu, cientista de materiais da Universidade de Nanjing, na China, que não está envolvida no trabalho.

Sob uma lâmpada que imita a luz natural do sol, no laboratório, o dispositivo evaporou 100 gramas de água salgada sem qualquer coleção de sal no fundo da tampa. Cristais de sal formados no fundo da tigela foram lavados facilmente. Em experimentos realizados em outubro, em um telhado em Cambridge, Massachusetts (EUA), os pesquisadores usaram um espelho curvo para concentrar a luz solar na camada de absorção de luz do dispositivo para produzir vapor mais quente que 146°C.

“Quando você pode acessar essas temperaturas, você pode usar vapor para coisas como esterilização, cozimento, limpeza e processos industriais”, diz o co-autor Thomas Cooper, engenheiro mecânico da Universidade York. Um dispositivo que mede 1 metro quadrado poderia gerar 2,5 litros de água doce por dia em regiões ensolaradas, como o sudeste dos Estados Unidos, e pelo menos metade em regiões mais sombrias como a Nova Inglaterra, estimou Cooper.

Esta tecnologia movida a energia solar também pode fornecer uma alternativa ecologicamente correta para a osmose reversa, um processo de purificação de água envolvendo a passagem da água do mar através de membranas de filtro de sal. A osmose reversa, que funciona com eletricidade, “é uma tecnologia que exige muita energia”, diz Qiaoqiang Gan, engenheiro da Universidade de Buffalo, em Nova York. “Para áreas com recursos limitados, áreas remotas ou pessoas que vivem em pequenas ilhas, este [novo dispositivo] pode ser uma boa opção para atender às suas necessidades de água doce”. Mas os pesquisadores ainda precisam investigar o quão acessível uma versão comercial desse produto poderia ser, diz Gan.