Um novo dispositivo de destilação pode reciclar melhor os contaminantes produzidos por uma usina de dessalinização para reduzir drasticamente o desperdício.

Quando a água do mar é purificada usando membranas de osmose reversa, uma salmoura contendo sais e outras impurezas é freqüentemente descartada diretamente no meio ambiente. Regulamentações rígidas agora estão pressionando as usinas de dessalinização a adotar princípios de descarte zero de líquidos para tratar essas águas residuais. Tecnologias atuais, Contudo, dependem de caros tratamentos elétricos ou térmicos para concentrar a salmoura.

Uma abordagem mais sustentável está agora sendo investigada por Peng Wang e colegas do Centro de Dessalinização e Reutilização de Água da KAUST. A equipe está desenvolvendo dispositivos de destilação fototérmica solar que podem converter a luz solar em calor. Quando colocado sobre uma amostra típica de salmoura líquida, esses dispositivos fototérmicos podem evaporar água com 90 por cento de eficiência energética.

Um problema com o uso de dispositivos de destilação solar para isolar a água limpa da salmoura é que, conforme o líquido evapora, há um aumento acentuado nas concentrações de sal no efluente. Isso pode causar a formação de uma crosta espessa no topo do material fototérmico, bloqueando a absorção da luz solar e reduzindo drasticamente a taxa de destilação.

Wang e seus colegas observaram como o sal precipitou na superfície, membranas em forma de disco para entender melhor a formação da crosta. Experimentos de destilação solar mostraram que a estrutura multicamadas de sílica-carbono-sílica de suas membranas evapora água pura com eficiência, mas não salmoura. Depois de algumas horas, cristais de sal apareceram nas bordas do disco, eventualmente se espalhando para cobrir a maior parte da membrana, com exceção do próprio centro.

“Quando analisamos essas imagens, focamos nas áreas centrais que estão sempre descobertas, mesmo com diferentes concentrações de sal, "diz Wang." Eles nos ajudaram a perceber que o design estrutural pode ser a chave para um desempenho superior, ao invés de síntese material. "

Usando um modelo simples, os pesquisadores deduziram que o diâmetro interno do anel da crosta poderia ser previsto a partir da concentração de sal da salmoura. Eles levantaram a hipótese de que dobrando a membrana plana em uma nova forma - um copo 3-D com uma base circular do tamanho exato da zona livre de sal - eles poderiam induzir os sais a precipitarem no lado do copo acima da interface do líquido.

Os testes com o copo 3-D produziram resultados notáveis:com relações altura / base otimizadas, o dispositivo recuperava quase 100% da salmoura como sal sólido e podia funcionar por dias sem manutenção.

"Os insights deste trabalho são muito valiosos à medida que avançamos e avaliamos como o evaporador solar 3-D funciona com salmouras de dessalinização reais, "diz Wang.