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Dessalinização da água do mar: novo sistema simples e de baixo custo usa energia solar
Sistema atinge novo nível de eficiência no aproveitamento da luz solar para produzir água potável a partir da água do mar
Um sistema de dessalinização completamente passivo e movido a energia solar desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da China pode fornecer cerca de 4 litros de água potável por hora para cada metro quadrado de área de coleta solar. O sistema poderá servir áreas costeiras áridas como fonte de água potável eficiente e de baixo custo.
O sistema utiliza várias camadas de evaporadores e condensadores solares planos, alinhados em uma matriz vertical e cobertas com isolamento transparente de aerogel. O equipamento foi descrito em artigo publicado na revista científica Energy and Environmental Science, de autoria de Lenan Zhang e Lin Zhao – estudantes de doutorado do MIT -, do pós-doutorando Zhenyuan Xu, da professora de Engenharia Mecânica do MIT Dra. Evelyn Wang, e outros pesquisadores do MIT e da Universidade Shanghai Jiao Tong, na China.
A chave para a eficiência do sistema está na maneira como ele usa cada um dos vários estágios para dessalinizar a água. Em cada estágio, o calor liberado pelo estágio anterior é aproveitado em vez de desperdiçado. Dessa forma, o dispositivo de demonstração da equipe pode alcançar uma eficiência geral de 385% na conversão da energia da luz solar em energia de evaporação da água.
O dispositivo é essencialmente uma estrutura solar multicamada, com um conjunto de componentes de evaporação e condensação como os usados para destilar bebidas alcoólicas. Ele usa telas planas para absorver o calor e depois transfere esse calor para uma camada de água para que comece a evaporar. O vapor então condensa no próximo painel. Essa água é coletada, enquanto o calor da condensação do vapor é passado para a próxima camada.
Sempre que o vapor se condensa na superfície, ele libera calor; em sistemas típicos de condensador, esse calor é simplesmente perdido para o meio ambiente. Mas neste evaporador multicamada, o calor liberado flui para a próxima camada de evaporação, reciclando o calor solar e aumentando a eficiência geral.
“Quando você condensa a água, libera energia como calor. Se você tiver mais de um estágio, poderá tirar vantagem desse calor”, xxplica a Dra. Wang.
Adicionar mais camadas aumenta a eficiência da conversão para a produção de água potável, mas cada camada também adiciona custo e volume ao sistema. A equipe adotou um sistema de 10 etapas para o seu dispositivo como prova de conceito, que foi testado em um telhado do próprio MIT. O sistema forneceu água pura que excedeu os padrões de água potável da cidade, a uma taxa de 5,8 litros por metro quadrado de área de coleta solar. Isso é mais do que o dobro da quantidade recorde produzida anteriormente por qualquer sistema passivo de dessalinização a energia solar, afirmou a professora Evelyn Wang.
Ao contrário de alguns sistemas de dessalinização, não há acúmulo de sal ou salmoura concentrada a ser descartada. Em uma configuração de flutuação livre, qualquer sal que se acumule durante o dia seria simplesmente transportado de volta à noite através do material absorvente e retornando à água do mar, segundo os pesquisadores.
A unidade de demonstração foi construída principalmente a partir de materiais baratos e facilmente disponíveis, como uma célula solar comercial e materiais simples para levar a água ao contato com o absorvedor solar. O componente mais caro do protótipo é uma camada de aerogel transparente usada como isolante no topo, mas a equipe sugere que outros isolantes menos caros podem ser usados como alternativa (O próprio aerogel é feito de sílica barata, mas requer equipamento de secagem especializado para sua fabricação).
Segundo a professora Wang, a solução provavelmente poderia ser aplicada a uma variedade de arquiteturas de materiais e dispositivos, permitindo uma otimização adicional dos sistemas com base em diferentes escalas de operação ou condições e materiais locais.
Outros sistemas poderiam ser projetados para atender a uma única família, talvez usando uma tela plana em um grande tanque raso de água do mar que é bombeado ou transportado. A equipe estima que um sistema com uma área de coleta solar de aproximadamente 1 metro quadrado possa atender à necessidades diárias de água potável de uma pessoa. Na produção, eles acham que um sistema construído para atender às necessidades de uma família pode ser construído por menos de R$ 500,00.
Os pesquisadores planejam novas experiências para continuar a otimização da escolha de materiais e configurações e testar a durabilidade do sistema em condições realistas. Eles também trabalharão na transformação do projeto do dispositivo em escala de laboratório para algo que seja adequado para uso dos consumidores. A esperança é que, finalmente, a tecnologia possa desempenhar um papel no alívio da escassez de água em partes do mundo em desenvolvimento, onde a eletricidade confiável é escassa, mas a água do mar e a luz solar são abundantes.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).
Fonte: David L. Chandler, MIT News Office. Imagem: Pixabay.
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