Cerca de 2,2 bilhões de pessoas no mundo não têm acesso confiável a água potável, de acordo com as Nações Unidas, e os impactos crescentes das mudanças climáticas provavelmente agravarão essa realidade.

A geração de vapor solar (SSG) surgiu como uma tecnologia de energia renovável promissora para a captação de água, dessalinização, e purificação que poderia beneficiar as pessoas que mais precisam em comunidades remotas, áreas de alívio de desastres, e nações em desenvolvimento. No Cartas de Física Aplicada , Os pesquisadores da Virginia Tech desenvolveram uma árvore sintética para aprimorar o SSG.

SSG transforma energia solar em calor. A água de um tanque de armazenamento continuamente absorve pequenas, colunas flutuantes porosas. Uma vez que a água atinge a camada de material fototérmico, evapora, e o vapor é condensado em água potável.

Um grande desafio na ampliação da tecnologia SSG é o limite da força capilar além de uma certa altura de coluna, quando a água não consegue absorver rápido o suficiente para acompanhar o processo de evaporação. A força capilar, com base na tensão superficial que faz com que a água "escale" uma toalha de papel porosa, conduz a água em direção ao evaporador.

Inspirado por árvores de mangue que prosperam ao longo da costa, os pesquisadores contornaram esse obstáculo criando uma árvore sintética para substituir a ação capilar pela transpiração, o processo de movimento da água através de uma planta e sua evaporação das folhas, caules, e flores. A transpiração pode bombear água para tubos isolantes de qualquer altura desejada.

Em árvores reais, a transpiração começa nas raízes, que sugam água através de vasos ocos feitos de tecido do xilema. À medida que a água esquenta, ele é liberado como vapor através dos poros na parte inferior das folhas.

A árvore sintética consiste em uma matriz de 19 tubos, coberto por um disco de cerâmica nanoporoso, que serve como folha. Cada tubo de plástico, imitando os conduítes do xilema, tem 6 centímetros de altura, pouco menos de 2,5 polegadas, com um diâmetro interno de 3,175 milímetros, cerca de um décimo de polegada.

A configuração permite que a interface de evaporação se separe termicamente da água bruta no tanque, para que o evaporador não seque. A água que evapora do disco é reabastecida por sucção, que bombeia continuamente mais água de um tanque inferior até a matriz de tubos.

"Esperamos que nosso gerador de vapor solar baseado em árvores seja de interesse para aplicações na extração e purificação de água subterrânea, "o autor Jonathan Boreyko disse." O objetivo final é atingir uma pressão de sucção forte o suficiente para puxar a água do oceano através de um filtro excluindo sal sem a necessidade de uma bomba mecânica, análogo a como as árvores de mangue são capazes de crescer na água do oceano. "

Pesquisas futuras podem se concentrar na fabricação de árvores mais altas, adicionar mais folhas para aumentar a área sobre a qual ocorre a evaporação, e incorporação de membranas de dessalinização nas entradas dos tubos para evitar o acúmulo de sal.