p Hoje, um grande número de pessoas em todo o mundo sofre com a escassez de água potável, especialmente em regiões rurais remotas, causando uma ameaça significativa à vida humana e à sociedade. Embora técnicas como destilação por membrana e osmose reversa tenham sido usadas para tratar água salina e aliviar a situação, eles sofrem de limitações como baixa produtividade, alto custo e alto consumo de energia. p Nos últimos anos, a geração direta de vapor solar (DSSG) surgiu como uma técnica viável para purificação de água. O processo usa materiais fototérmicos que podem absorver grandes quantidades de energia solar. Esses materiais são então feitos para flutuar na água, o que ajuda a manter o aquecimento localizado e gerar vapor de água que é posteriormente condensado para obter água limpa. Os métodos DSSG atuais atingiram os limites de eficiência térmica solar e taxa de evaporação; Contudo, dada a demanda por água limpa de alto fluxo na comercialização em grande escala, é necessário aumentar ainda mais a taxa de evaporação. Estudos anteriores tentaram fazer isso explorando absorvedores para manipular a entrada e a energia necessária para a evaporação, mas a relação entre IE e RE ainda não foi estudada.

p Para este fim, Prof. Lei Miao, do Instituto de Tecnologia de Shibaura, Japão, junto com os co-autores Xiaojiang Mu e Jianhua Zhou da Universidade de Tecnologia Eletrônica de Guilin, China, teve como objetivo encontrar um equilíbrio entre IE e RE para otimizar o desempenho de evaporação em DSSG. De acordo com os pesquisadores, o truque era reduzir o RE para coincidir com o IE, um conceito único chamado correspondência de energia. Por esta, eles criaram um sistema de evaporação inovador baseado em estruturas de duas camadas de madeira revestida com aerogel de nanotubo de carbono (CACW). O projeto forneceu três camadas de isolamento térmico, que (1) minimizou a perda de calor e evitou uma queda repentina de temperatura no absorvedor e (2) regulou o transporte de água para a superfície de evaporação. Prof Miao explica, "A regulação da velocidade da água é a chave para a estratégia de 'combinação de energia' empregada em nosso projeto. Ao controlar a velocidade do transporte da água, garantimos que o RE para evaporação está equilibrado com o IE para o absorvedor. "Os resultados do estudo foram publicados em Solar RRL.

p Para testar a velocidade de transporte de água no sistema CACW, os cientistas avaliaram as taxas de evaporação para diferentes concentrações de nanotubos de carbono e para folhas de madeira de diferentes espessuras. Além disso, eles usaram o sistema para tratar amostras líquidas emulando esgoto e estimaram sua qualidade pós-tratamento em termos de concentração de íons, teor de óleo, e níveis bacterianos. Finalmente, eles estimaram as taxas de EI e evaporação em velocidades variáveis ​​de transporte de água.

p A análise revelou que o melhor desempenho de evaporação e a maior eficiência de conversão de energia solar em vapor alcançada com este sistema foram 2,22 kg m ^-2 h ^-1 e 93,2%, respectivamente, que são mais elevados do que outros materiais à base de carbono. Além disso, o evaporador mostrou capacidade de autolimpeza suficiente junto com excelente estabilidade após 10 ciclos. A água tratada exibiu concentrações de íons metálicos significativamente reduzidas, nível de bactérias e teor de óleo em comparação com as amostras de entrada, sugerindo que era adequado para beber.

p Com resultados tão encorajadores, O professor Miao considera isso um triunfo para a estratégia de "combinação de energia" e acredita que abriu novos caminhos. Ela diz, "Nossa estratégia resultou em uma melhoria de 40% na taxa de evaporação, juntamente com uma alta eficiência de conversão de energia solar em vapor de 93%. Agora esperamos a implementação prática de DSSG na dessalinização de água do mar e tratamento de esgoto. No futuro, esperamos ter novas ideias para desenvolver ainda mais essa tecnologia até que tenhamos erradicado a escassez de água. "