Cientistas do MIT desenvolvem dessalinizador solar com alta produção de água

Da pv magazine Global

Pesquisadores liderados pelo MIT e pela Universidade Jiao Tong de Xangai demonstraram a destilação de membrana de vários estágios movida a energia solar. Os cientistas afirmam que isso pode reduzir significativamente o custo de produção de água.

“A configuração do dispositivo permite que a água circule em redemoinhos, de maneira semelhante à circulação ‘termoalina’ muito maior do oceano”, disseram os cientistas. “Essa circulação, combinada com o calor do sol, faz com que a água evapore, deixando o sal para trás. O vapor de água resultante pode então ser condensado e coletado como água pura e potável. Enquanto isso, o sal que sobra continua circulando dentro e fora do dispositivo, em vez de acumular e entupir o sistema”.

A circulação termoalina descreve como o movimento do fluido ocorre devido à diferença de flutuabilidade entre o material quente e menos denso subindo e o material frio e mais denso afundando sob a gravidade, levando à transferência de calor.

Os pesquisadores disseram que, se eles aumentassem o sistema para o tamanho de uma mala pequena, ele poderia gerar de quatro litros a seis litros de água potável por hora e durar vários anos antes de precisar de componentes de substituição. Nessa escala e eficiência, o sistema poderia produzir água potável de forma mais acessível do que a água da torneira.

O dispositivo é composto por uma série de compartimentos com trocadores de calor e coletores de condensado. O componente central é uma unidade de estágio único que se assemelha a uma caixa fina coberta de material escuro que absorve calor.

No interior, a caixa é dividida em seções superior e inferior. A água flui através da metade superior, apresentando uma camada evaporadora em sua superfície que utiliza o calor solar para evaporar a água diretamente. O vapor de água resultante é então direcionado para a metade inferior da caixa, onde uma camada de condensação o resfria, transformando-o em líquido potável e sem sal.

Os pesquisadores posicionaram toda a caixa em um ângulo dentro de um recipiente maior e vazio, conectando um tubo da metade superior da caixa ao fundo do recipiente e permitindo que flutuasse em água salgada.

“Nessa configuração, a água pode naturalmente subir pelo tubo e entrar na caixa, onde a inclinação da caixa, combinada com a energia térmica do sol, induz a água a girar à medida que flui”, explicaram os pesquisadores. “Os pequenos redemoinhos ajudam a colocar a água em contato com a camada superior de evaporação, mantendo o sal circulando, em vez de se acomodarem e entupirem”.

A equipe construiu vários protótipos, com um, três e 10 estágios, e testou seu desempenho em águas de diferentes salinidades, incluindo água do mar natural e água sete vezes mais salgada.

“Com um dispositivo de 10 estágios, alcançamos uma eficiência hídrica solar recorde de 322% a 121% em uma faixa de salinidade de 0 a 20% em peso, sob a iluminação de um único sol. Além disso, demonstramos extrema resistência ao acúmulo de sal com uma dessalinização contínua de 180 horas de 20% em peso de água do mar concentrada”, concluíram.

Eles apresentaram o sistema em “Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection“, que foi publicado recentemente na Joule.