Notícia

Nova tecnologia de dessalinização usa microcanais em eletrodos feitos de azul da Prússia

Fonte

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Data

quarta-feira, 14 junho 2023 06:15

Áreas

Engenharia Ambiental. Materiais. Qualidade da Água. Química. Tecnologias.

Para obter uma dessalinização de água salgada mais eficaz, engenheiros se concentraram recentemente no movimento do fluido em vez de em novos materiais. Ao adicionar microcanais ao interior de eletrodos feitos de azul da Prússia – um pigmento azul intenso frequentemente usado em arte que também possui propriedades químicas especiais – os pesquisadores aumentaram a dessalinização da água do mar cinco vezes em relação às soluções não canalizadas, atingindo níveis de salinidade abaixo do limiar de água doce.

O projeto, liderado pelo Dr. Kyle Smith, professor de Ciência e Engenharia Mecânica da Universidade de Illinois emUrbana-Champaign, nos Estados Unidos, e pelo estudante de pós-graduação Vu Do-Quoc, usou um análogo químico do azul da Prússia. As descobertas estão preparadas para aplicações em dessalinização, conversão e armazenamento de energia, conversão e captura de CO2, remediação ambiental e recuperação de recursos e nutrientes.

O estudo foi publicado na revista científica Energy and Environmental Science.

“Em trabalhos anteriores, previmos que a dessalinização poderia ser realizada usando esse método, mas ninguém havia validado a dessalinização em nível da água do mar em laboratório”, disse o professor Kyle Smith. “Nesse ínterim, aprendemos que, além do tipo específico de material usado nos eletrodos, a configuração do sistema também é importante.”

Os pesquisadores disseram que o material análogo do azul da Prússia funciona ao se apoderar de íons carregados positivamente, como o sódio, dentro da estrutura cristalina do pigmento. No entanto, ele pode se transformar em uma estrutura semelhante a uma armadilha, onde os íons entram facilmente, mas ficam presos em um labirinto de minúsculos espaços porosos carregados em escala molecular dentro do eletrodo. A equipe descobriu que precisaria usar um aparelho especializado para realizar a comutação complexa de válvulas e sincronização de corrente dentro da célula de fluxo para manter a dessalinização contínua, sem a qual a eficiência do sistema seria prejudicada.

Ao gravar vários canais de 100 mícrons de largura – a largura aproximada de um fio de cabelo humano – no eletrodo de 5 centímetros, os pesquisadores podem fornecer ao fluido um caminho claro para passar sem perder a capacidade de extrair íons de sal da água.

A configuração usada para este estudo pode dessalinizar a água do mar preparada em laboratório a uma taxa de mililitros ao longo de horas, então o próximo passo da equipe é aumentar a escala, disseram os pesquisadores.

“Um aspecto notável deste estudo é a vantagem da engenharia mecânica que oferecemos. Na comunidade de pesquisa, há muita ênfase em materiais e sua química. Mas mostramos que a mecânica dos fluidos do sistema é muito importante para tirar o máximo proveito de um ótimo material quando você o integra adequadamente”, concluiu Vu Do.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (em inglês).

Fonte: Lois Yoksoulian, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Imagem: o professor Kyle Smith, à esquerda, e os alunos de pós-graduação Irwin Loud e Vu Do-Quoc. Fonte: Michelle Hassel.