21/11/2024

Remover o sal da água em larga escala é uma técnica bastante usada no Oriente Médio para obter água potável por meio da água do mar. Um dos grandes desafios desse processo, chamado de dessalinização, está no fato de consumir muita energia e, consequentemente, aumentar as emissões de gases poluentes pela queima de combustíveis fósseis. O uso de energia solar é uma alternativa para alimentar as usinas de dessalinização sem emitir mais poluição, entretanto, neste caso, o sistema necessita de baterias de armazenamento de energia – tornando o processo ainda mais caro e inacessível. Tal problema motivou engenheiros do MIT a desenvolver um sistema de dessalinização alimentado por energia solar que não requer baterias extras.
O novo equipamento segue as mudanças naturais da energia solar. Conforme a luz solar aumenta ao longo do dia, o sistema acelera seu processo de dessalinização e se ajusta automaticamente a qualquer variação repentina na luz solar, por exemplo, diminuindo a intensidade em resposta a uma nuvem passageira ou acelerando conforme o céu clareia.
Sendo capaz de reagir rapidamente a mudanças sutis na iluminação solar, o sistema maximiza a utilidade da energia solar, produzindo grandes quantidades de água limpa mesmo com as variações de luz ao longo do dia. Em contraste com outros projetos de dessalinização solar, o sistema do MIT não requer baterias extras para armazenamento de energia, nem uma fonte de alimentação suplementar, como a da rede.
“Ao variar continuamente o consumo de energia em sincronia com o sol, nossa tecnologia usa energia solar direta e eficientemente para produzir água”, diz Amos Winter, professor de Engenharia Mecânica e diretor do K. Lisa Yang Global Engineering and Research (GEAR) Center no MIT. “Ser capaz de produzir água potável com energias renováveis, sem exigir armazenamento em bateria, é um grande desafio. E nós fizemos isso.”
O fato do sistema se ajustar às mudanças na luz solar ao longo do dia é o que permite seu pleno funcionamento mesmo sem baterias. Para tanto, foi implementado uma nova “estratégia de controle”.
Resumidamente, o sistema primeiro detecta a quantidade de energia solar que está sendo produzida pelos painéis solares do sistema. Se os painéis estiverem gerando mais energia do que o sistema está usando, o controlador automaticamente “comanda” o sistema para aumentar seu bombeamento, empurrando mais água através das pilhas de eletrodiálise (um dos principais métodos usados ​​para dessalinizar águas subterrâneas salobras). Ao mesmo tempo, o sistema desvia parte da energia solar adicional aumentando a corrente elétrica entregue à pilha, para expulsar mais sal da água de fluxo mais rápido.
“Digamos que o sol está nascendo a cada poucos segundos”, explica Winter. “Então, três vezes por segundo, estamos olhando para os painéis solares e dizendo: ‘Ó, temos mais energia — vamos aumentar um pouco nossa taxa de fluxo e corrente.’ Quando olhamos novamente e vemos que ainda há mais energia excedente, vamos aumentá-la novamente. Ao fazer isso, somos capazes de combinar de perto nossa energia consumida com a energia solar disponível de forma realmente precisa, ao longo do dia. E quanto mais rápido fizermos isso, menos buffer de bateria precisaremos.”
Os engenheiros testaram um protótipo em escala comunitária em poços de água subterrânea no Novo México ao longo de seis meses, trabalhando em condições climáticas e tipos de água variáveis. O sistema aproveitou em média mais de 94% da energia elétrica gerada pelos painéis solares do sistema para produzir até cinco mil litros de água por dia, apesar das grandes oscilações no clima e na luz solar disponível.
Para os cientistas, o novo sistema renovável e sem bateria poderia fornecer água potável a custos baixos, especialmente para comunidades do interior onde o acesso à água do mar e à energia da rede elétrica são limitados. Isso porque o sistema é voltado para dessalinizar águas subterrâneas salobras — uma fonte salgada de água que é encontrada em reservatórios subterrâneos.“A maioria da população na verdade vive longe o suficiente da costa, de modo que a dessalinização da água do mar nunca poderia alcançá-los. Consequentemente, eles dependem muito das águas subterrâneas, especialmente em regiões remotas e de baixa renda. E, infelizmente, essas águas subterrâneas estão se tornando cada vez mais salinas devido às mudanças climáticas”, diz Jonathan Bessette, aluno de doutorado em engenharia mecânica do MIT. “Essa tecnologia pode levar água limpa, sustentável e acessível a lugares remotos ao redor do mundo.”
No experimento realizado no Novo México, mais precisamente no centro de pesquisa
The Brackish Groundwater National Desalination Research Facility, o volume diário alcançado seria suficiente para abastecer uma pequena comunidade de cerca de três mil pessoas. Os engenheiros planejam testar e ampliar ainda mais o sistema na esperança de abastecer comunidades maiores, e até mesmo municípios inteiros, com água potável de baixo custo, totalmente alimentada pelo sol.
“Embora este seja um grande passo à frente, ainda estamos trabalhando para continuar desenvolvendo métodos de dessalinização de menor custo e mais sustentáveis”, finaliza Bessette.

Fonte: CicloVivo