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 usa luz solar natural para aquecer água salgada, de acordo com um artigo publicado pela equipe de pesquisa. A configuração do dispositivo permite água para circular em redemoinhos, semelhante ao oceano circulação termohalina. Essa circulação, junto com o calor do sol, faz com que a água evapore, deixando para trás sal. A água evaporada pode ser condensada e coletada como água pura e potável. Enquanto isso, o sal restante continua circulando através e para fora do dispositivo, evitando acúmulo e 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 cerca de 4 a 6 litros de água potável por hora e duram vários anos sem precisar de peças de reposição. Com esse tamanho e desempenho, o sistema pode produzir água potável de forma mais acessível do que água da torneira.
Um cientista pesquisador no Laboratório de Pesquisa de Dispositivos do MIT, Lenan Zhang disse, "Pela primeira vez, é possível que a água produzida pela luz solar seja ainda mais barata que a água da torneira."
Zhang colaborou com estudante de pós-graduação do MIT Yang Zhong, Evelyn Wang (Professor de Engenharia Ford) e vários 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 pequena família. Este dispositivo também pode ser usado em comunidades costeiras que não têm acesso a um 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 melhorou o projeto anterior criando um novo sistema. Eles testaram esse projeto no telhado de um prédio do MIT, e ele converteu eficientemente a energia do sol para produzir água potável. No entanto, o sal restante desse processo acumulam e obstruem o sistema após alguns dias.
O próximo sistema tem várias camadas chamadas estágios, que contêm um evaporador e um condensador. Esses estágios usam o calor do sol para separar o sal da água. Em uma situação do mundo real, o usuário teria que substituir frequentemente os estágios, o que tornaria o sistema mais caro.
Dispositivo nº 2
De acordo com o relatório projeto de acompanhamento, Eles criou uma solução com um arranjo de camadas similar. Um novo recurso foi introduzido para melhorar a circulação da água que entra e garantir a remoção completa de qualquer sal restante. Este design impediu que o sal se depositasse e acumulasse no dispositivo, mas ele dessalinizou a água lentamente.
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 design incorpora o melhor dos seus dois conceitos anteriores: um sistema multiestágio com evaporadores e condensadores que aumenta efetivamente a circulação de água e sal dentro de cada estágio. O novo sistema gera pequenas circulações, assemelhando-se ao convecção termohalina no oceano. Este fenômeno notável impulsiona o movimento da água em todo o mundo, impulsionado por variações na temperatura do mar (“termo”) e salinidade (“halina”).
Lenan Zhang explica, "Quando a água do mar é exposta ao ar, a luz solar faz a água evaporar. Uma vez 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 quer fluir para baixo. Ao imitar esse fenômeno de um quilômetro de largura em uma pequena caixa, podemos aproveitar essa característica para rejeitar 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 centro do design está uma estrutura elegante e esbelta em forma de caixa, com um material escuro que aproveita efetivamente o calor radiante do sol. É dividido em duas seções distintas: uma porção superior e inferior.
- As 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.
Esta configuração permite que a água seja naturalmente impulsionada para cima através do tubo e para dentro da caixa. A combinação única da inclinação da caixa e do sol energia térmica não apenas faz com que a água gire conforme se move, mas também garante que os pequenos redemoinhos mantenham o sal circulando continuamente, 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 aumentando cada estágio para um metro quadrado resultaria na produção de impressionantes 5 litros de água potável por hora. O que é ainda mais notável é que este sistema é projetado para dessalinizar água sem qualquer acúmulo de sal por vários anos.
Além da sua longevidade, o sistema opera inteiramente sem eletricidade, tornando-o incrivelmente econômico. Na verdade, o custo estimado de operação deste sistema é ainda mais barato do que o custo de produção de água encanada nos Estados Unidos.
Yang Zhong diz, “Mostramos que este dispositivo é capaz de atingir uma longa vida útil. Isso significa que, pela primeira vez, é possível que a água potável produzida pela luz solar seja mais barata do que a água da torneira. Isso abre a possibilidade de a dessalinização solar resolver problemas do mundo real.â€
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 mais barata que a água da torneira
