A dessalinização solar sem eletricidade será possível com uma técnica simples e escalonável que aumenta a eficiência. O trabalho pode permitir dispositivos de purificação de água compactos e de baixo custo para áreas remotas.
As lentes de plástico aumentam a eficiência de um dispositivo de dessalinização portátil movido à luz solar, que usa uma membrana revestida com nano partículas de negro de fumo para evaporar e purificar a água do mar.
Mais de um terço da população mundial não tem acesso a água limpa.
A destilação conduzida pela luz solar, que pode dessalinizar a água do mar e purificar a água contaminada, é uma maneira sustentável e econômica de fornecer água potável.
Agora, os pesquisadores relatam um método simples para aumentar a eficiência da técnica em 50% ( Proc. Natl. Acad. Sci. EUA , 2019. DOI: 10.1073 / pnas.1905311116 ).
O trabalho pode levar a dispositivos portáteis, solares e de purificação de água, ideais para locais remotos que não estão conectados a uma rede elétrica.
As usinas de dessalinização comerciais normalmente usam osmose reversa, uma técnica que consome muita energia, na qual a água do mar é empurrada através de membranas de bloqueio de sal. A destilação convencional, que envolve a evaporação da água salgada ou suja e a condensação do vapor, também consome muita energia.
Há dois anos, Naomi Halas, Peter Nordlander e seus colegas da Rice University desenvolveram uma técnica de dessalinização solar sem eletricidade e destilação de baixo custo. O sistema usa uma membrana de polímero que bloqueia a água, mas permite a passagem do vapor de água.
Um lado da membrana é coberto por uma camada de nanopartículas negras de carbono de baixo custo que absorvem a luz solar e aquecem.
As partículas ajudam a ferver a água do mar colocada na membrana, e o vapor de água resultante passa pelo material e é coletado do outro lado.
A equipe de Rice e outros tentaram aumentar a eficiência do sistema usando coletores solares, grandes espelhos parabólicos ou pratos que focam mais luz nas membranas para aquecer a água do mar rapidamente. Esses coletores são comumente usados em usinas térmicas solares.
Mas a equipe de Rice agora descobriu que esses coletores caros podem não ser necessários.
Eles podem aumentar a taxa na qual seus sistemas produzem água limpa simplesmente usando uma variedade de pequenas lentes de plástico para focalizar a luz em pontos quentes da membrana para faze dessalinização solar sem eletricidade.
O calor produzido pela luz focalizada aumenta exponencialmente a pressão do vapor, forçando mais vapor de água através da membrana.
“Estamos aumentando significativamente a produção de água dessalinizada sem aumentar a área de coleta solar ou o tamanho do dispositivo”, diz Halas.
“Isso é muito importante para a dessalinização térmica solar fora da rede ou portátil”.
Em sua demonstração, os pesquisadores usaram uma membrana de 10,16 por 40,64 cm coberta com uma série de oito lentes de 5,08 cm de largura que focavam a luz do sol em pontos de 5 mm de largura na membrana. Durante um período de 24 horas, a membrana coberta por lente produziu 30% mais água limpa em comparação com uma instalação sem as lentes.
O maior aumento na taxa de produção foi de cerca de 50% no meio do dia, quando o sol estava mais intenso.
“É uma técnica muito simples que pode ser facilmente escalada para metros quadrados”, diz Nordlander.
Ele acrescenta que a equipe está trabalhando para aumentar ainda mais a eficiência usando tecnologias avançadas de foco de luz, como nanoantenas plasmônicas e metassuperfícies.
A capacidade de aumentar a pressão do vapor de água por meio de aquecimento intenso era bem conhecida, “mas não estava anteriormente ligada à intensidade óptica solar e, portanto, era reconhecida no processo de dessalinização solar térmica”, diz Peng Wang, cientista ambiental e engenheiro do King Abdullah Universidade de Ciência e Tecnologia.
“Este trabalho elucida um mecanismo importante.” Essas descobertas podem ter implicações amplas, diz ele, já que a idéia pode ser usada para aprimorar uma ampla gama de tecnologias que usam aquecimento solar, como a fotocatálise.
https://cen.acs.org/environment/water/simple-scalable-technique-boosts-efficiency/97/web/2019/06