Engenheiros do MIT e da China estão colaborando para desenvolver um dispositivo pioneiro de dessalinização movido a energia solar, inspirado em processos oceânicos. O dispositivo usa dessalinização para converter água do mar em água potável. Este sistema é pequeno e produz de 4 a 6 litros de água potável por hora. Surpreendentemente, ele tem melhor desempenho e é mais barato do que a água da torneira, e os pesquisadores estão adotando essa abordagem benéfica para áreas costeiras onde o acesso a suprimentos tradicionais de água é limitado.
Este dispositivo passivo utiliza a luz solar natural para aquecer água salgada, de acordo com um artigo publicado pela equipe de pesquisa. A configuração do dispositivo permite que a água circule em redemoinhos, semelhantes à circulação termohalina do oceano . Essa circulação, juntamente com o calor do sol, faz com que a água evapore, deixando para trás o sal. A água evaporada pode ser condensada e coletada como água pura e potável. Enquanto isso, o sal restante continua circulando pelo dispositivo, evitando o acúmulo e o entupimento do sistema.
O novo sistema produz mais água e remove mais sal do que outros conceitos de dessalinização solar passiva que estão sendo testados. Quando ampliado para o tamanho de uma pequena mala, ele pode produzir de 4 a 6 litros de água potável por hora e durar vários anos sem a necessidade de peças de reposição. Com esse tamanho e desempenho, o sistema pode produzir água potável a um custo mais acessível do que a água da torneira.
Lenan Zhang, cientista pesquisador do Laboratório de Pesquisa de Dispositivos do MIT, afirmou: "Pela primeira vez, é possível que a água produzida pela luz solar seja ainda mais barata que a água da torneira."
Zhang colaborou com Yang Zhong , estudante de pós-graduação do MIT, Evelyn Wang (professora titular da Cátedra Ford de Engenharia) e diversos pesquisadores da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China.
A equipe quer criar uma versão maior do dispositivo que possa gerar água potável para uma família pequena . Este dispositivo também pode ser usado em comunidades costeiras que não têm acesso a um sistema de abastecimento de água tradicional.
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Fortalecendo o Processo de Convecção
Esta não foi a primeira tentativa de desenvolver um dispositivo de dessalinização para essa finalidade.
Dispositivo nº 1
A equipe aprimorou o projeto anterior criando um novo sistema. Eles testaram esse projeto no telhado de um prédio do MIT e ele converteu a energia solar de forma eficiente para produzir água potável. No entanto, o sal residual desse processo se acumulava e obstruía o sistema após alguns dias.
O próximo sistema possui múltiplas camadas chamadas estágios, que contêm um evaporador e um condensador. Esses estágios utilizam o calor do sol para separar o sal da água. Em uma situação real, o usuário teria que substituir os estágios frequentemente , o que encareceria o sistema.
Dispositivo nº 2
No projeto subsequente , eles criaram uma solução com uma disposição de camadas semelhante. Um novo recurso foi introduzido para melhorar a circulação da água que entra e garantir a remoção completa de qualquer sal residual. Esse design impediu que o sal se depositasse e se acumulasse no dispositivo, mas dessalinizou a água em um ritmo lento.
Dispositivo nº 3
A versão mais recente do design é a conquista máxima. A equipe desenvolveu com sucesso um sistema que não só produz uma grande quantidade de água em uma taxa rápida, mas também tem uma capacidade excepcional de rejeitar sal. Isso significa que o sistema não é apenas eficiente, mas também confiável, garantindo um suprimento contínuo de água potável limpa por um longo período de tempo.
O novo projeto incorpora o melhor dos dois conceitos anteriores : um sistema multiestágios com evaporadores e condensadores que aumenta efetivamente a circulação de água e sal em cada estágio. O novo sistema gera pequenas circulações , semelhantes à convecção termohalina no oceano. Esse fenômeno notável impulsiona o movimento da água em todo o mundo, motivado por variações na temperatura ("termo") e na salinidade ("halina") da água do mar.
Lenan Zhang explica: “Quando a água do mar é exposta ao ar, a luz solar faz com que a água evapore. Depois que a água deixa a superfície, o sal permanece. E quanto maior a concentração de sal, mais denso o líquido, e essa água mais pesada tende a fluir para baixo. Ao imitar esse fenômeno que se estende por quilômetros em uma pequena caixa, podemos aproveitar essa característica para repelir o sal.”
O Processo
Os pesquisadores colocaram a caixa inteira em um ângulo inclinado dentro de um recipiente maior. Eles então conectaram um tubo da parte superior da caixa até a base do recipiente e finalmente flutuaram o recipiente em água salgada.
No cerne do projeto encontra-se uma estrutura elegante e esguia em forma de caixa, com um material escuro que aproveita eficazmente o calor radiante do sol. Ela é dividida em duas seções distintas : uma parte superior e uma inferior.
- O metade superior da estrutura apresenta uma camada evaporadora especialmente projetada no teto, aproveitando o poder do sol para aquecer e evaporar a água em contato.
- Depois, o vapor de água é redirecionado para a parte inferior da caixa.
- Aqui, uma camada de resfriamento de ar condensa o vapor, transformando-o em um líquido puro e seguro, livre de qualquer sal.
Essa configuração permite que a água seja impulsionada naturalmente para cima através do tubo e para dentro da caixa. A combinação única da inclinação da caixa e da energia térmica do sol não só faz com que a água gire em redemoinhos enquanto se move, como também garante que os pequenos redemoinhos mantenham o sal em circulação contínua, em vez de se depositar e causar bloqueios.
Além disso, esses movimentos giratórios ajudam a colocar a água em contato com a camada superior de evaporação, otimizando o processo geral.
A equipe criou diferentes protótipos:
- Um com um estágio
- Outro com três estágios
- Próximo com 10 etapas
Eles testaram esses protótipos em água com diferentes níveis de salinidade, incluindo água do mar natural e água sete vezes mais salgada.
Com base nesses testes, os pesquisadores determinaram que, ampliando cada etapa para um metro quadrado, seria possível produzir impressionantes 5 litros de água potável por hora. O que é ainda mais notável é que esse sistema foi projetado para dessalinizar água sem qualquer acúmulo de sal por vários anos.
Além de sua longa vida útil, o sistema opera inteiramente sem eletricidade, tornando-o incrivelmente econômico. De fato, o custo estimado de operação deste sistema é ainda menor do que o custo de produção de água potável nos Estados Unidos.
Yang Zhong afirma: "Demonstramos que este dispositivo é capaz de atingir uma longa vida útil. Isso significa que, pela primeira vez, é possível que a água potável produzida por energia solar seja mais barata do que a água da torneira. Isso abre a possibilidade de a dessalinização solar solucionar problemas do mundo real."
Esta pesquisa sobre dessalinização que converte água do mar em água potável é conduzida na Universidade Jiao Tong de Xangai e recebeu financiamento da Fundação de Ciências Naturais da China.
Fonte : Sistema de dessalinização pode produzir água doce a um custo menor do que a água da torneira.
