Cobertura solar acelera mineração e limpeza de águas residuais

Em uma lagoa de evaporação convencional (esquerda), a luz solar recebida é absorvida, causando um aumento na temperatura da água que leva à evaporação. Com o guarda-chuva solar, a luz solar recebida é convertida em radiação infravermelha média, que a água absorve fortemente, aumentando a temperatura da superfície e a taxa de evaporação enquanto o corpo d'água permanece a uma temperatura mais baixa.

Lagoas de evaporação

As lagoas de evaporação, comumente usadas em muitas indústrias para gerenciar águas residuais, geralmente exigem grandes áreas e frequentemente apresentam riscos para pássaros e outros animais selvagens.

No entanto, elas são a maneira mais barata disponível para lidar com a água industrial contaminada, porque aproveitam a evaporação natural sob a luz do Sol para reduzir grandes volumes de água suja a volumes muito menores de resíduos sólidos.

Agora, pesquisadores dos Laboratórios Berkeley, nos EUA, descobriram como usar as propriedades intrínsecas da água para dobrar a taxa de evaporação, e isso continuando a usar apenas a energia solar.

"Nós percebemos que, se você observar as propriedades da água, ela tem uma absorção muito forte na faixa do comprimento de onda do infravermelho médio. Se você lançar luz infravermelha na água, ela será absorvida com tanta força que reterá todo aquele calor em uma camada muito fina," explicou a pesquisadora Akanksha Menon.

Transformando o comprimento de onda da luz solar

Para tirar proveito desse comportamento da água, Menon construiu um dispositivo que ela compara a um "transformador de radiação", que retira energia da luz solar na faixa de 400 a 1.500 nanômetros e a converte em 3.000 nanômetros ou mais, já na faixa do infravermelho médio.

O dispositivo fototérmico - uma chapa plana que absorve seletivamente a energia solar de um lado e emite energia infravermelha do outro - deverá ficar acima da água em uma lagoa de evaporação, como se fosse um guarda-sol. "Um local pode ter uma variedade desses guarda-sóis solares, provavelmente assentados sobre postes, a cerca de 30 cm acima da água," disse Menon.

Ela demonstrou o conceito no laboratório usando uma solução saturada de sal de cozinha. No experimento, o protótipo aumentou a taxa de evaporação em mais de 100% em relação à evaporação natural. E os dados indicam um potencial para aumentar a evaporação em 160% por meio de otimizações do projeto térmico.

Os pesquisadores observam que esses "guarda-sóis solares" também podem encontrar aplicação nas plantas de dessalinização e na mineração, por exemplo, na extração de sal de cozinha ou de lítio, ambas feitas a partir da evaporação de salmouras.

Fonte: Revista: Nature Sustainability