Cerca de um bilhão de pessoas em todo o mundo não têm acesso a água potável. A dessalinização da água salgada em água potável pode ajudar a preencher essa lacuna perigosa. Mas os sistemas tradicionais de dessalinização são muito caros para instalar e operar em muitos locais, especialmente em países de baixa renda e áreas remotas.

Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia A. James Clark da Universidade de Maryland demonstraram um protótipo bem-sucedido de um componente crítico para a dessalinização em pequena escala acessível:um evaporador solar barato, feito de madeira. O evaporador gera vapor com alta eficiência e mínima necessidade de manutenção, diz Liangbing Hu, professor associado de ciência e engenharia de materiais e afiliado do Maryland Energy Innovation Institute.

O projeto emprega uma técnica conhecida como evaporação interfacial, "que mostra um grande potencial em resposta à escassez global de água por causa de sua alta eficiência solar para vapor, baixo impacto ambiental, e design de dispositivo portátil com baixo custo, "Hu diz." Esses recursos o tornam adequado para a geração e purificação de água fora da rede, especialmente para países de baixa renda. "

Os evaporadores interfaciais são feitos de materiais finos que flutuam na água salina. Absorvendo o calor solar na parte superior, os evaporadores continuamente puxam a água salina de baixo para cima e a convertem em vapor em sua superfície superior, deixando para trás o sal, explica Hu, quem é o autor sênior de um artigo que descreve o trabalho em Materiais avançados .

Contudo, com o tempo, o sal pode se acumular na superfície evaporativa, degradando gradualmente o desempenho até que seja removido, ele diz.

Hu e seus colegas minimizaram a necessidade dessa manutenção com um dispositivo feito de tília que explora a estrutura natural da madeira dos canais de largura que transportam água e nutrientes para a árvore.

Os pesquisadores complementam esses canais naturais perfurando uma segunda série de canais milimétricos através de uma seção transversal fina da madeira, diz Yudi Kuang, um acadêmico visitante e autor principal do artigo. Os investigadores, então, expõem brevemente a superfície superior a altas temperaturas, que carboniza a superfície para maior absorção solar.

Em operação, à medida que o dispositivo absorve energia solar, ele puxa a água salgada através dos canais naturais de largura de mícron da madeira. O sal é trocado espontaneamente a partir desses minúsculos canais através de aberturas naturais ao longo de seus lados para os canais perfurados muito mais largos, e então se dissolve facilmente na água abaixo.

"No laboratório, demonstramos com sucesso excelente anti-incrustante em uma ampla gama de concentrações de sal, com geração de vapor estável com cerca de 75% de eficiência, "diz Kuang.

"Usando madeira natural como único material de partida, o evaporador solar com rejeição de sal deve ser de baixo custo, ", acrescenta Chaoji Chen, associado de pesquisa. A abordagem do evaporador também é eficaz em outros tipos de madeira com canais naturais semelhantes. Os pesquisadores agora estão otimizando seu sistema para maior eficiência, menor custo de capital, e integração com condensador a vapor para completar o ciclo de dessalinização.

O laboratório de Hu também desenvolveu recentemente outro dispositivo protótipo com aquecimento solar que aproveita a capacidade da madeira carbonizada de absorver e distribuir energia solar - este criado para ajudar a limpar derramamentos de óleos pesados ​​difíceis de coletar. "Nosso material de madeira carbonizada demonstra absorção rápida e eficiente de petróleo bruto, bem como baixo custo e potencial de fabricação escalável, "diz Kuang, autor principal de artigo sobre pesquisa em Materiais Funcionais Avançados.

"A madeira é um andaime de material intrigante, com sua estrutura única hierarquicamente porosa, e é renovável, recurso abundante e de baixo custo, "Diz Hu." Em nosso laboratório, a compreensão fundamental de biomateriais (especialmente madeira) nos leva a alcançar um desempenho extraordinário que é competitivo com materiais amplamente utilizados, mas não sustentáveis. "

Entre outros projetos, seu laboratório criou materiais isolantes "nano-madeira" leves e eficazes. Ele também desenvolveu uma "super madeira" que é 12 vezes mais resistente e 10 vezes mais resistente do que a madeira natural, e potencialmente pode substituir o aço, titânio ou fibra de carbono em certas aplicações, ele diz.