Novo sistema de dessalinização solar oferece água limpa para áreas remotas

Com as altas temperaturas do verão, o espectro da escassez de água se torna cada vez maior. Como possível solução para aumentar a disponibilidade de água limpa e potável, pesquisadores do Instituto Indiano de Ciências (IISc) desenvolveram um novo sistema de dessalinização térmica que pode funcionar com energia solar.

Os métodos mais comuns de dessalinização são osmose reversa baseada em membrana e dessalinização térmica. No entanto, ambos consomem muita energia.

Os sistemas de dessalinização térmica funcionam aquecendo a água salgada e depois condensando o vapor resultante para obter água doce. Mas a energia necessária para a evaporação geralmente é obtida da eletricidade ou da combustão de combustíveis fósseis. Uma alternativa ecologicamente correta é o uso de destiladores solares nos quais a energia solar é empregada para evaporar a água salgada em grandes reservatórios e o vapor que se condensa em um telhado transparente é coletado. No entanto, durante a condensação, forma-se uma fina camada de água na cobertura, reduzindo a quantidade de energia solar que consegue penetrar no reservatório e, consequentemente, a eficiência do sistema.

Como alternativa a esses destiladores solares, a equipe do IISc desenvolveu um novo projeto para uma unidade de dessalinização movida a energia solar que é mais eficiente em termos de energia, econômica e portátil, tornando-a conveniente para instalação em áreas com acesso limitado a eletricidade contínua. , explica Susmita Dash, professora assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e autora correspondente do estudo publicado na Dessalination.

A configuração, projetada por Dash e seu aluno de doutorado Nabajit Deka, compreende um reservatório de água salina, um evaporador e um condensador dentro de uma câmara isolante para evitar perdas de calor para o ar ambiente.

Seu sistema funciona usando energia solar térmica para evaporar um pequeno volume de água embebido ou "perdido" no evaporador, que tem uma superfície texturizada. A absorção do líquido no evaporador aproveita o efeito capilar das texturas em microescala. Este efeito permite que os líquidos sejam puxados para espaços estreitos de um material poroso, muito parecido com a absorção de água por uma esponja. A utilização dessa abordagem, em vez de aquecer todo o volume de líquido no reservatório, resulta em uma melhoria significativa na eficiência energética do sistema, diz Dash.

A equipe gravou pequenos sulcos na superfície do evaporador, que é feito de alumínio. Deka explica que eles tiveram que experimentar diferentes combinações de dimensão e espaçamento da ranhura, bem como rugosidade da superfície, para determinar o padrão certo para absorção eficiente.

O condensador – muitas vezes esquecido na maioria dos estudos de dessalinização, de acordo com os pesquisadores – é outro elemento-chave do sistema de dessalinização solar. Para evitar a formação do filme de água durante a condensação, como nos destiladores solares, Dash e Deka fabricaram um condensador com superfícies hidrofílicas e superhidrófilas alternadas. As gotículas de água condensadas nos padrões hidrofílicos são puxadas para a região superhidrófila. Essa afinidade da água condensada com a região superhidrofílica permite que a superfície hidrofílica fique livre para um novo lote de condensado, explica Dash.

Durante a condensação, algum calor é perdido para a atmosfera. Os pesquisadores projetaram o sistema de forma que esse calor liberado durante a condensação também seja retido e utilizado para aquecer a água salgada embebida em um evaporador diferente na parte traseira do condensador, o que reduz a quantidade de energia solar necessária e aumenta a eficiência ainda mais do sistema. A equipe também conectou com sucesso várias combinações de evaporador-condensador em série, resultando em um sistema de dessalinização solar de vários estágios. Este sistema, se construído numa área de implantação de 1 m2, tem capacidade para produzir um litro de água potável a cada 30 minutos – pelo menos o dobro da produção de um destilador solar tradicional do mesmo tamanho.

Além da água do mar, o sistema também pode trabalhar com água subterrânea contendo sais dissolvidos, bem como água salobra. Ele pode ser ajustado para se alinhar com as posições de mudança do sol durante o dia.