p Lagoas de evaporação, que são comumente usados ​​em muitas indústrias para gerenciar águas residuais, pode abranger hectares, ocupando uma grande pegada e frequentemente apresentando riscos para pássaros e outros animais selvagens. No entanto, são uma forma econômica de lidar com água 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. p Agora, pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) demonstraram uma maneira de dobrar a taxa de evaporação usando energia solar e aproveitando as propriedades inerentes da água. O estudo, liderado pelos cientistas do Berkeley Lab, Akanksha Menon e Ravi Prasher, é relatado hoje no jornal Sustentabilidade da Natureza .

p Tanques de evaporação são usados ​​em usinas de energia, usinas de dessalinização, na indústria de petróleo e gás, e também para extração de lítio, em que salmoura rica em lítio é bombeada para uma vasta, lagoas de sal artificiais. Eles são comuns na China, Austrália, Europa, o Oriente Médio, e partes dos Estados Unidos onde o clima é adequado (árido ou semi-árido com muito sol), e essas lagoas podem ter o tamanho de centenas de campos de futebol, com muitos deles sentados lado a lado.

p "Este é um grande problema social que estamos tentando resolver. Para descartar as águas residuais ou para extrair um sal valioso como o lítio, você gostaria de aumentar a taxa de evaporação dramaticamente e de forma escalonável, "disse Prasher, um especialista em energia térmica que também atua como diretor associado do Berkeley Lab para a área de tecnologias de energia. "Se pudéssemos fazer isso, que poderia reduzir seu impacto ambiental, reduzindo a quantidade de terra necessária. "

p Para maximizar a recuperação de água de águas residuais industriais e salmoura de dessalinização, tem havido um esforço para atingir "descarga de líquido zero" para que o resíduo final seja um sólido. O processo envolve uma série de etapas de tratamento, e a última etapa é freqüentemente uma lagoa de evaporação. Menon, um pós-doutorado do Berkeley Lab, observa que muitas idéias foram propostas para usar a energia solar para acelerar a taxa de evaporação.

p “Vários artigos foram publicados nos últimos cinco anos, "disse ela." A maioria envolve estruturas que absorvem a luz do sol que flutuam na superfície da água, como uma esponja negra, para localizar o calor, já que a evaporação é um fenômeno superficial. "

p Infelizmente, essas estruturas porosas tendem a ficar obstruídas com os próprios contaminantes que estão tentando separar. "Então, com o tempo, o desempenho dos absorvedores flutuantes cai drasticamente, "Menon disse." Às vezes, os sais ficam presos na superfície e refletem a luz do sol, em vez de absorvê-la.

p Transformando o comprimento de onda da luz solar

p Os pesquisadores do Berkeley Lab buscaram uma solução que pudesse evitar esses problemas. "Percebemos se você olhar para as propriedades da água, tem uma absorção muito forte na faixa de comprimento de onda do infravermelho médio, "Menon disse." Se você iluminar a água com luz infravermelha média, vai absorvê-lo com tanta força que retém todo o calor em uma camada muito fina. "

p A equipe decidiu construir um dispositivo que eles comparam a um "transformador de radiação, "que obtém energia da luz solar na faixa de 400 a 1, 500 nanômetros e os converte em 3, 000 nanômetros ou mais, que está na faixa do infravermelho médio.

p Os cientistas do Berkeley Lab demonstraram o conceito em laboratório usando uma solução saturada de sal de cozinha. Em seu experimento, seu dispositivo protótipo aumentou a taxa de evaporação em mais de 100% em relação à evaporação natural. Eles acrescentam que há potencial para aumentar a evaporação em 160%, otimizando o projeto térmico.

p Seu dispositivo fototérmico - uma folha plana que absorve seletivamente a energia solar de um lado e emite energia infravermelha média do outro - fica acima da água em uma lagoa de evaporação como um guarda-chuva. "Um local pode ter uma série desses guarda-chuvas solares, provavelmente sentado em postes de barraca, cerca de trinta centímetros acima da água, "disse Menon.

p Os pesquisadores notaram que esses guarda-chuvas solares também podem desempenhar um papel nas usinas de dessalinização, que estão surgindo como uma solução para a crescente demanda de água em todo o mundo, mas o descarte do subproduto - salmoura concentrada - continua sendo um problema. Berkeley Lab lidera a National Alliance for Water Innovation (NAWI), que foi premiado com o Centro de Dessalinização de Energia-Água de US $ 100 milhões pelo DOE no início deste ano.

p "Se você vai fazer dessalinização em grande escala, um dos maiores desafios é como criar tecnologias escalonáveis, "Prasher disse." Esta é potencialmente uma tecnologia de descarga de líquido zero altamente escalonável, que não requer energia porque é baseado na energia solar. "

p Prasher disse que a próxima equipe quer seguir duas direções. O primeiro é fazer uma análise técnico-econômica para extração de lítio e descarte de líquido zero para usinas de dessalinização para entender melhor os custos. A segunda é olhar para fazer o dispositivo de um polímero ou outro material para reduzir ainda mais o custo.