A fim de resolver o problema do abastecimento sustentável de água doce, os pesquisadores desenvolveram muitos sistemas de dessalinização solar nos últimos anos. Contudo, uma dificuldade frequentemente encontrada é a acumulação de sal, que pode entupir o sistema e afectar as taxas de produção de água. Para resolver este problema, investigadores do MIT e da Universidade Jiao Tong de Xangai inspiraram-se num fenómeno natural: como as correntes oceânicas profundas são impulsionadas por diferenças na densidade da água do mar, um processo conhecido como circulação termohalina.
Os pesquisadores desenvolveram um novo sistema de dessalinização movido a energia solar que pode produzir grandes quantidades de água potável e usa uma tecnologia inspirada nos oceanos para evitar problemas de entupimento de sal. Quando ampliado, o sistema pode fornecer água potável suficiente para atender às necessidades diárias de uma pequena família.
O novo sistema dos pesquisadores melhora seu projeto anterior, um conceito semelhante que consiste em múltiplas camadas chamadas “estágios”. Cada estágio contém um evaporador e um condensador, usando a luz solar para separar passivamente os sais da água que entra. Embora utilize efetivamente a energia solar para evaporar a água, pode entupir após alguns dias devido ao acúmulo de sal. Portanto, os pesquisadores tentaram um método de circulação termohalina para aliviar o acúmulo de sal.
A unidade de estágio único recém-projetada parece uma caixa fina coberta com um material escuro que absorve o calor do sol. O interior da caixa é dividido em partes superior e inferior. A água flui pela seção superior e uma camada de evaporadores no teto utiliza o calor do sol para aquecer e evaporar a água em contato direto com ela. O vapor d'água é transportado para a metade inferior e a camada condensadora resfria o vapor d'água em água potável sem sal.
A caixa inteira é inclinada e o calor do sol cria vórtices quando a água flui. Este movimento ajuda a colocar a água em contato com a camada superior de evaporação, mantendo a circulação do sal e evitando a precipitação e entupimento do sal.
Xu Zhenyuan, um dos autores correspondentes do estudo, disse: "Agora introduzimos uma convecção mais poderosa que é semelhante à convecção em escala de um quilômetro que normalmente vemos no oceano. Quando a água do mar é exposta ao ar, a luz solar faz com que a água do mar evapore. Uma vez que a água do mar sai da superfície do mar, o sal permanece. Quanto maior a concentração de sal, mais denso o líquido, e essa água mais pesada fluirá para baixo. Ao simular esse fenômeno de escala de quilômetro em [uma] caixa pequena, nós pode usar esse recurso para repelir o sal."
Os pesquisadores descobriram que seu sistema poderia produzir água doce em ambientes com concentrações variadas de sal, desde água do mar natural até água sete vezes mais salina. Se ampliado para o tamanho de uma mala pequena, o sistema poderia produzir de 4 a 6 litros (1,1 a 1,6 galões) de água por hora e durar vários anos antes que as peças precisassem ser substituídas, disseram.
O custo global de funcionamento do sistema será inferior ao custo de produção de água canalizada nos Estados Unidos devido à sua elevada taxa de produção de água, elevada rejeição de sal, longa vida útil e ao facto de ser alimentado por energia solar e não necessitar de electricidade, disseram os investigadores.
Yang Zhong, co-autor do relatório do estudo, disse: "Nossa pesquisa mostra que este tipo de equipamento pode alcançar uma longa vida útil. Isso significa que, pela primeira vez, a água potável produzida usando a luz solar pode ser mais barata do que a água da torneira. Isso oferece a possibilidade de dessalinização solar da água do mar para resolver problemas práticos".
A pesquisa foi publicada na revista Joule.