Solar

Os cientistas desenvolvem uma técnica altamente eficiente e de baixo custo que utiliza energia solar para remover o sal da água do mar, produzindo água potável.

Instituto Americano de Física

imagem: A unidade de dessalinização movida a energia solar consiste em três camadas: material absorvente, um isolante térmico e um absorvedor de luz solar à base de papel contendo titânio.Veja mais

Crédito: Chao Chang

WASHINGTON, 27 de abril de 2021 -- Apesar da grande quantidade de água na Terra, a maior parte dela é água do mar não potável. A água doce representa apenas cerca de 2,5% do total, pelo que grande parte do mundo enfrenta graves carências de água.

Em AIP Advances, da AIP Publishing, cientistas na China relatam o desenvolvimento de um dispositivo de dessalinização altamente eficiente alimentado por energia solar. O dispositivo consiste em uma camada contendo titânio, TiNO, ou óxido de nitreto de titânio, capaz de absorver energia solar. O TiNO é depositado sobre um tipo especial de papel e espuma que permite ao absorvedor solar flutuar na água do mar.

Quando a luz solar atinge a camada de titânio, ela aquece rapidamente e vaporiza a água. Ao colocar a unidade em um recipiente transparente com teto de quartzo inclinado, o vapor d'água pode ser condensado e coletado, produzindo uma grande quantidade de água doce.

"No campo da energia solar, o TiNO é um revestimento comercial comum de absorção solar, amplamente utilizado em sistemas solares de água quente e em unidades fotovoltaicas", disse o autor Chao Chang. "Tem uma alta taxa de absorção solar e baixa emissão térmica e pode efetivamente converter energia solar em energia térmica."

Os investigadores desenvolveram um método para depositar uma camada de TiNO usando uma técnica conhecida como pulverização catódica por magnetron. Eles usaram um tipo especial de papel altamente poroso, conhecido como papel airlaid, que atua como um material absorvente para fornecer água do reservatório de água do mar. O papel Airlaid é feito de fibras de madeira e é comumente usado em fraldas descartáveis.

A unidade de evaporação incluía três partes: a camada de TiNO na parte superior, um isolante térmico e o papel colocado no ar na parte inferior. A camada de isolamento é de espuma de polietileno, que possui muitos poros cheios de ar que retêm o calor e permitem que a unidade multicamadas flutue no topo de um reservatório de água do mar, minimizando a perda de calor para o ambiente.

“O papel poroso airlaid usado como substrato para o absorvedor solar TiNO pode ser reutilizado e reciclado mais de 30 vezes”, disse Chang.

A precipitação de sal na superfície do TiNO pode interferir na eficiência, mas os investigadores descobriram que mesmo depois de muito tempo, nenhuma camada de sal se formou na superfície. Eles sugerem que a natureza porosa do papel afasta qualquer sal que possa se formar na superfície, devolvendo-o ao reservatório de água do mar.

A salinidade da água do mar comum é superior a 75.000 miligramas de sal por litro. A água potável comum tem uma salinidade de cerca de 200 miligramas por litro. A unidade de dessalinização foi capaz de diminuir a salinidade da água do mar para menos de 2 miligramas por litro.

A combinação de baixo custo, alta eficiência e ausência de incrustações para esta tecnologia de dessalinização mostra que ela tem potencial para ajudar a resolver a escassez mundial de água doce.

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O artigo "Evaporador interfacial movido a energia solar TiNO poroso para dessalinização de água do mar de alta eficiência" é de autoria de Chao Chang, Min Liu, Lilin Pei, Guowei Chen, Zongyu Wang e Yulong Ji. O artigo aparecerá na AIP Advances em 27 de abril de 2021 (DOI: 10.1063/5.0047390). Após essa data, poderá ser acessado em https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390.

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Avanços AIP

10.1063/5.0047390

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