Explorando o futuro da dessalinização: uma revisão abrangente dos sistemas interfaciais de evaporação solar

Por Tsinghua University Press 26 de abril de 2023

Diagrama das três estratégias amplas para a construção de sistemas eficientes de evaporação solar interfacial para aliviar a escassez mundial de água doce. Crédito: Nano Research Energy, Tsinghua University Press

A tecnologia ISE oferece soluções sustentáveis ​​para produção de água limpa, com pesquisadores propondo estratégias para aplicações práticas.

A evaporação solar interfacial (ISE) é uma tecnologia de dessalinização promissora que aproveita a energia solar para purificar a água de maneira ecológica e sustentável. Pesquisadores publicaram recentemente um estudo de revisão na revista Nano Research Energy, examinando estratégias para a construção de sistemas ISE eficientes. Eles oferecem cinco recomendações para o avanço da tecnologia em direção a aplicações práticas, incluindo a introdução de novas fontes de energia, exploração de novos materiais fototérmicos, criação de projetos inovadores de evaporadores fototérmicos, melhoria da produção de água em espaços limitados e desenvolvimento de sistemas ISE em larga escala. A equipe acredita que o ISE tem potencial para resolver os problemas globais de escassez de água limpa, mas reconhece que é necessário mais trabalho para avançar nas aplicações do mundo real.

A água doce é essencial para a vida humana e a escassez de água doce é uma questão crítica em algumas partes do mundo hoje. Nos últimos anos, os cientistas fizeram grandes esforços para desenvolver tecnologias de dessalinização para que a água limpa pudesse ser produzida a partir da água do mar. A evaporação solar interfacial (ISE) é uma tecnologia que promete ajudar a aliviar a escassez mundial de água doce. Uma equipe de pesquisadores realizou um estudo de revisão das estratégias disponíveis para a construção de sistemas ISE eficientes.

Seu trabalho foi publicado recentemente na revista Nano Research Energy.

O artigo da equipe examina o nexo de energia em evaporadores solares bidimensionais e tridimensionais e analisa as estratégias de projeto e fabricação de sistemas ISE altamente eficientes. Seu trabalho resumido oferece perspectivas para orientar o futuro design de sistemas ISE em direção a aplicações práticas.

O ISE é uma tecnologia de dessalinização que produz água doce por meio de um processo ecológico e sustentável. Com esta tecnologia, a energia solar é aproveitada para evaporar e purificar a água. A tecnologia usa evaporadores fototérmicos para converter o calor da luz solar para ser localizado na superfície de evaporação para geração eficiente de vapor em vez de dissipação na água e no meio ambiente.

As tecnologias tradicionais de dessalinização, como filtração por membrana e destilação térmica, consomem grandes quantidades de eletricidade derivada de combustíveis fósseis, portanto, não são consideradas ecológicas. Os cientistas continuam a procurar novas tecnologias de dessalinização que usam fontes de energia verdes e sustentáveis. O trabalho recente em tecnologias ISE tem se concentrado principalmente na otimização do gerenciamento de energia. Os pesquisadores melhoraram o design do material fototérmico e do evaporador com o objetivo de obter um uso de energia mais eficiente. Isso é alcançado por meio de três caminhos: minimizando a perda de energia do sistema de evaporação para o ambiente, estendendo a entrada de energia do ambiente para melhorar o processo de evaporação e reduzindo a entalpia de evaporação para que o processo de vaporização seja mais eficiente.

A revisão da equipe resume sistematicamente esses caminhos para melhorar o desempenho prático da evaporação solar. "Demonstramos claramente que a taxa de evaporação pode ser significativamente aumentada pela aplicação de materiais com conversão de luz em calor altamente eficiente ou pelo design da estrutura de evaporadores de última geração com estratégias inteligentes de gerenciamento de energia", disse Li Yu, professor da Universidade de Tecnologia de Shenzhen.

"Os principais princípios para alcançar a evaporação solar altamente eficiente incluem evitar a perda de energia dos sistemas de evaporação para o meio ambiente, expandir a entrada de energia do ar circundante e da água em massa, fazer pleno uso da energia já existente nos sistemas de evaporação e diminuir a taxa de evaporação entalpia", disse Haolan Xu, professor da University of South Australia.