- O sistema de dessalinização solar térmica eleva uma fina camada de água por meio de painéis metálicos pretos para absorver a radiação solar e destilar a água, produzindo água doce sem aditivos químicos nem subprodutos de salmoura
- A osmose reversa e a destilação térmica convencionais exigem muita energia e precisam de pré e pós-tratamento, além de gerarem salmoura que, ao voltar para o mar, aumenta a salinidade e reduz o oxigênio, prejudicando a vida marinha
- Pesquisadores da University of Rochester projetaram uma superfície de metal preto superabsorvente (superwicking) gravada com laser de femtossegundo, em que a área ativa continua a dessalinização e as laterais não tratadas recebem o sal e os minerais remanescentes
- Em testes com amostras de água do Pacífico, Atlântico e Índico, o efeito anel de café enviou sal e minerais para a área passiva, limpando a superfície automaticamente e permitindo a coleta sem perda de eficiência do painel
- O mesmo painel extrai quase 100% do sal em forma sólida e, em amostras de água do Great Salt Lake, recuperou cerca de 50% do lítio do sal restante após a dessalinização
Sistema de dessalinização com eficiência energética produz água doce sem aditivos químicos e transforma o sal restante em materiais úteis
- Segundo estimativas da ONU, 2,2 bilhões de pessoas não têm acesso a água potável gerida com segurança, e comunidades da Califórnia ao Oriente Médio dependem de instalações de dessalinização para transformar água do mar em água doce
- Tecnologias comuns de dessalinização, como osmose reversa e destilação térmica, consomem muita energia, exigem pré e pós-tratamento da água e deixam como subproduto uma solução salina concentrada, a salmoura (brine)
- Quando essa salmoura é devolvida ao mar, ela aumenta a salinidade da água e reduz o oxigênio, causando danos aos organismos marinhos
- Pesquisadores do Institute of Optics da University of Rochester desenvolveram um novo processo de dessalinização solar térmica que não deixa salmoura e também dispensa aditivos químicos para pré-tratamento
- A equipe liderada por Chunlei Guo publicou o método em um artigo da Light: Science & Applications
- O núcleo da tecnologia é um painel de metal preto gravado com laser de femtossegundo, cuja superfície absorve luz de forma extremamente eficiente e atrai água com força, graças à característica superabsorvente
- A área ativa tratada a laser puxa uma fina camada de água para a superfície, absorve quase toda a radiação solar e destila a água
- O sal e os minerais remanescentes se deslocam para as laterais não tratadas do painel, ou seja, a área passiva, sem bloquear a área ativa
- A estrutura foi projetada para evitar o problema de o sal bloquear a área ativa e interromper a dessalinização contínua
Uso do efeito de ‘anel de café’ e transformação de resíduos em recursos
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Uso do efeito de ‘anel de café’
- Pesquisas anteriores em dessalinização solar térmica mostraram bom desempenho em condições de laboratório com água do mar simulada, feita apenas de água e cloreto de sódio
- Quando a água evapora, o cloreto de sódio cristaliza em uma forma particulada e porosa, permitindo que a água passe e dissolva o sal, além de facilitar a limpeza do painel solar
- A água do mar real tem uma composição muito mais complexa, o que tende a causar problemas em testes de campo
- Componentes da água do mar, como materiais à base de magnésio e cálcio, cristalizam na superfície do painel solar em uma crosta dura e não porosa, obstruindo a superfície
- É o mesmo fenômeno que, com o tempo, entope o chuveiro ou deixa incrustações na chaleira, mas a água do mar contém centenas de vezes mais sal do que a água da torneira
- A equipe projetou sulcos no metal preto com gravação precisa para fazer com que os vários sais e minerais da água do mar se desprendam da superfície
- O efeito anel de café é o fenômeno em que uma gota de café, ao secar sobre uma superfície, deixa um anel concentrado de partículas de café na borda
- O mesmo princípio é usado para deslocar o sal para a área passiva
- Testes com amostras de água do Pacífico, Atlântico e Índico confirmaram que a superfície se autolimpa
- Enquanto a água doce é extraída, o sal restante é enviado para a área passiva e pode ser coletado depois
- Nesse processo, não há perda de eficiência do painel
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Transformar resíduos em recursos
- Uma vantagem clara do novo método de dessalinização é que, em vez de deixar salmoura que precisa ser tratada ou descartada, ele extrai quase 100% do sal em forma sólida
- Isso pode se tornar uma fonte abundante de sal de mesa e também ser usado para extrair minerais mais valiosos, como o lítio das baterias de íons de lítio usadas em veículos elétricos e eletrônicos
- Um artigo relacionado no Journal of Materials Chemistry A apresenta um método para separar o lítio de outros sais durante a dessalinização com o mesmo painel solar superabsorvente
- O processo utiliza nanopartículas de titanato de hidrogênio inseridas nos micro-sulcos da superfície de metal preto para separar o lítio de outros sais e minerais
- Guo afirma que, como a mineração de lítio na superfície terrestre é muito custosa em termos energéticos e ambientais, obtê-lo diretamente da água salgada pode se tornar uma rota importante no futuro
- Em testes com amostras de água do Great Salt Lake, cerca de 50% do lítio foi extraído do sal restante após a dessalinização
- A tecnologia de dessalinização superabsorvente foi comprovada em um dispositivo de pequeno porte, e Guo avalia que ela pode ser escalável e melhorar tanto o acesso global à água potável quanto a sustentabilidade da cadeia de suprimento de minerais valiosos
1 comentários
Comentários do Hacker News
A dessalinização exige uma energia mínima fundamental
Isso significa que não dá para fazer com menos energia do que a energia que se poderia recuperar se a água dessalinizada recebesse pressão osmótica do lado da salmoura restante e empurrasse um pistão de volta, e esse valor é alto
Este artigo usa um método térmico, então não há entrada elétrica, mas, para alegar eficiência, seria preciso comparar com o uso da mesma área em painéis solares para operar instalações convencionais
Pelo meu entendimento limitado, a osmose reversa existente já está bem perto do ótimo teórico do ponto de vista energético, e a principal dificuldade é operacional, em resolver o entupimento das membranas. Claro, a osmose reversa ainda é mais cara do que a chuva
Ainda assim, é interessante que produza sal cristalino diretamente, já que tem volume menor do que a salmoura, é mais fácil de lidar e talvez até tenha valor
“Ao testar a técnica de dessalinização solar com amostras de água do Pacífico, Atlântico e Índico, a equipe de Guo conseguiu tornar a superfície autolimpante. Ou seja, extraía a água doce e enviava o sal restante para uma região passiva, onde poderia ser recolhido depois, sem reduzir a eficiência do painel”
Isso parece mais uma melhoria moderada do que uma melhoria “grande”, a mudança de albedo provavelmente também é limitada, e a entrada de energia solar por área é a mesma
Dependendo do custo desse processo, em termos de valor presente líquido, provavelmente pode acabar ficando quase igual
Isso porque lagos de drenagem ácida dissolvem todo tipo de metais preciosos vindos do subsolo
Uma usina de dessalinização por osmose reversa precisa de eletricidade para tocar as bombas, e essa eletricidade pode ser gerada por painéis com eficiência de 15 a 20%
Se for possível fabricar painéis baratos de dessalinização térmica, eles podem sair na frente mesmo com eficiência energética 6 vezes menor, evitando usinas de dessalinização caras e frágeis e permitindo uma configuração distribuída de baixa qualificação
Já o sal cristalino sólido é o lado mais incômodo
O artigo está aqui: https://www.nature.com/articles/s41377-026-02315-4
Ainda está em escala de laboratório, dentro de um recipiente de vidro, e ainda não chegou ao ponto de ter produzido um sistema utilizável na prática, nem mesmo pequeno
A grande alegação é que não entope: a ação capilar move o sal para outra região fora da área ativa, e algum mecanismo ainda não desenvolvido o removeria dali. Essa parte precisa ser comprovada
Se conseguirem fazer algo que funcione por anos sem entupir e sem trocar o material ativo, aí sim será um avanço real
Tratamento de superfície a laser já é uma técnica conhecida: https://www.youtube.com/watch?v=BKYOglHYo_Y
É útil ao preparar pintura, tornando superfícies lisas ásperas de uma forma muito estruturada para que a superfície final pintada fique lisa
Se você tornar a superfície áspera com jateamento de areia, a primeira camada de tinta fica um tanto irregular, então é preciso lixar de novo e pintar novamente
Já tentaram usar rugosidade a laser em pintura automotiva, mas isso não virou padrão, e a boa pergunta aqui é se equipamentos comerciais de tratamento de superfície a laser conseguem fabricar os materiais desse novo processo
A primeira tentativa em grande escala falhou e foi abandonada, e o que se aprendeu na segunda tentativa foi que o problema mais difícil não era cavar, e sim mover a terra. Era uma quantidade realmente gigantesca de terra
Relacionado a isso, Path Between the Seas é um livro realmente muito bom e difícil de largar
Pelas fotos, dá para ver um pouco de sal cobrindo a superfície, e para esse tipo de sistema até esse pouco já parece demais
Mesmo assim, espero que funcione bem e que possa ser ampliado
Parece ser o mesmo artigo da University of Rochester que teve 20 comentários há 4 dias
https://news.ycombinator.com/item?id=48349507
Eu diria que a forma mais eficiente de “transformar água do mar em água potável” é a chuva
Basicamente, só precisamos coletar e transportar melhor a produção feita pelo maior dessalinizador solar do mundo
Se você desacelera a água descendo por encostas, aumenta a vegetação, e essa vegetação também retém água, além de dar mais tempo para a água infiltrar no solo, o que ajuda até os poços locais
Até regiões desérticas podem ser totalmente “terraformadas”: https://youtube.com/shorts/cfhbtgon4Nk?is=oAExB5UeMAsShBux
É bom ver pesquisa saindo de Rochester. Seja o RIT, a UofR ou as escolas da região, é uma área realmente subestimada academicamente
Pelo menos nas ciências, tive acesso a muitas oportunidades que seriam difíceis de conseguir em escolas mais famosas
Isso me deu base para a vida de um jeito que teria sido difícil em outro lugar
Pode ser uma pergunta estranha, mas seria possível anexar painéis solares a um desumidificador para produzir em larga escala água não potável para irrigação agrícola em qualquer lugar que não seja um deserto? Se não, por quê?
Em geral, as regiões com umidade suficiente no ar para considerar esse método já têm acesso mais fácil à chuva e à água subterrânea
Israel dessaliniza 75~85% da água potável, e o problema é a disfunção política e econômica
Por exemplo, a California podia ter feito dessalinização em larga escala com tecnologia dos anos 1970 e energia nuclear, e também podia ter ampliado muito reservatórios e aquedutos, mas não fez isso
É muito parecido com a Rome dos anos 400, que usava aquedutos construídos por uma civilização anterior, mas já tinha perdido a capacidade de construir novos
O motivo de não funcionar na prática é que é extremamente ineficiente. Para condensar água, é preciso descartar uma enorme quantidade de calor em algum lugar, e isso é uma limitação física fundamental
Além disso, os lugares onde um desumidificador funciona razoavelmente bem são úmidos e, em geral, não sofrem tanta escassez de água. Desertos têm umidade muito baixa, então um desumidificador quase não produz água
Mesmo um bom desumidificador em ambiente úmido consome energia na faixa de kW para produzir algo como 10 litros de água por dia
Existem lugares na Terra que são praticamente desertos, mas recebem neblina úmida de manhã cedo com regularidade, e nesses locais as pessoas aprenderam a coletar água do ar muito antes da invenção do ciclo de refrigeração
Dessalinização é literalmente mais barata
Também daria para construir uma enorme estufa cheia de água do mar, evaporá-la com o sol e depois coletá-la com um desumidificador, mas ainda assim seria absurdamente ineficiente. A água tem calor específico enorme, então qualquer processo de separação via calor gasta uma quantidade massiva de energia
Nenhum desumidificador disponível comercialmente conseguiria produzir água suficiente, então você acabaria gastando US$ 80 mil e teria sido melhor simplesmente pedir entrega de água
Fico curioso se combinar isso com o efeito fotomolecular poderia aumentar a eficiência energética
https://news.mit.edu/2024/how-light-can-vaporize-water-witho...
Há muito tempo eu me pergunto por que não existem por toda parte canais cheios de água do mar ao longo da costa do Red Sea, onde essa água evapora sob um teto de vidro para produzir água doce, enquanto o sal restante é minerado
areia → vidro → água do mar aquecida → água doce + minerais → ??? → parece que daria para ter um modelo lucrativo
Se ainda combinasse isso com plantações de mangue, talvez costas desérticas pudessem sustentar muito mais vida
Também tenho curiosidade sobre a escalabilidade dessa tecnologia e sobre a rapidez com que ela consegue processar água. Combinada com painéis solares transparentes, poderia virar uma tecnologia bem impressionante
Cerca de US$ 1 bilhão foi gasto, mas o projeto está parado por uma combinação de problemas financeiros, políticos e ambientais
https://en.wikipedia.org/wiki/Red_Sea%E2%80%93Dead_Sea_Water...
Tudo isso vai se acumular em cima e embaixo do vidro, e no fim o sal restante também vai se acumulando
O sal restante é extremamente agressivo para as estruturas e máquinas que teriam de movê-lo, o que também tornaria incômoda a manutenção de grandes estruturas de vidro
Se toda essa complexidade resultar apenas em um filete lento de água, em geral não vale a pena