Em 2018, o professor Qiaoqiang Gan, hoje na Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita, criou um destilador solar que purifica de 10 a 20 litros de água por dia.
Mas, como sempre parece acontecer com os sistemas de dessalinização da água, havia um problema: Com o tempo, o sal se acumula no material absorvedor, passando a refletir a luz do Sol e diminuindo a eficiência do sistema.
Ele então mudou de estratégia, voltando-se para superfícies hidrofóbicas e técnicas que empregam convecção de fluidos para limitar o acúmulo de minerais.
Agora a equipe anunciou o primeiro grande sucesso dessa nova abordagem: Um dispositivo de destilação solar capaz de purificar água retirada diretamente do Mar Vermelho e até mesmo a salmoura de plantas de osmose reversa, com mais de 10% de salinidade.
A tecnologia oferece o dobro da taxa de produção de água doce dos destiladores solares apresentados até agora – e não perde eficiência com o tempo.
Como funciona o evaporador solar
O novo evaporador solar é um cubo de plástico em escala centimétrica contendo várias membranas de fibra de vidro, materiais com malhas muito finas, normalmente usados para filtração.
Uma membrana alinhada horizontalmente e revestida com nanotubos de carbono atua
como uma camada de absorção de luz na superfície superior do cubo – trata-se de uma absorção fototermal, e não fotovoltaica. Abaixo dela, uma série de membranas orientadas verticalmente, ou “pontes de transferência de massa”, separam o absorvedor solar da água salgada que entra no sistema.
Essas pontes contêm microcanais hidrofílicos que absorvem a água do mar até a camada solar superior, onde ela é destilada em vapor. Quando o acúmulo de sal atinge um limite, os mesmos microcanais transportam a salmoura de volta para a água do mar devido à ação capilar dos gradientes de concentração.
As pontes elevadas, por sua vez, permitem que o calor condutivo que ocorre durante o refluxo do sal flua para o destilador solar, melhorando a eficiência da evaporação. “Outros evaporadores podem realizar boa rejeição de sal, mas com um processo de refluxo curto, há muita perda de energia térmica e isso afeta as taxas de geração de água,” disse Kaijie Yang, que projetou o novo evaporador.
Preparando para comercialização
Testes realizados em ambientes internos e em estações de campo ao ar livre revelaram que o destilador solar pode atender às necessidades diárias de água de duas pessoas, com custos estimados de matéria-prima de US$ 50 por metro quadrado.
“Podemos escalonar para uma arquitetura maior montando muitos cubos juntos,” disse Han. “Como este dispositivo oferece operação de longo prazo sem nenhuma manutenção, estamos nos preparando para sua comercialização.”
Artigo: Three-dimensional open architecture enabling salt-rejection solar evaporators with boosted water production efficiency
Autores: Kaijie Yang, Tingting Pan, Saichao Dang, Qiaoqiang Gan, Yu Han
Revista: Nature Communications
Vol.: 13, Article number: 6653
DOI: 10.1038/s41467-022-34528-7
