p (Phys.org) —Os cientistas da Rice University revelaram uma nova tecnologia revolucionária que usa nanopartículas para converter a energia solar diretamente em vapor. O novo método de "vapor solar" do Laboratório de Nanofotônica de Rice (LANP) é tão eficaz que pode até mesmo produzir vapor de água gelada. p Detalhes do método de vapor solar foram publicados online hoje em ACS Nano . A tecnologia tem uma eficiência energética geral de 24 por cento. Painéis solares fotovoltaicos, por comparação, normalmente têm uma eficiência energética geral em torno de 15%. Contudo, os inventores do vapor solar disseram esperar que os primeiros usos da nova tecnologia não sejam para geração de eletricidade, mas para saneamento e purificação de água em países em desenvolvimento.

p "Isso é muito mais do que eletricidade, "disse a Diretora do LANP Naomi Halas, o cientista-chefe do projeto. "Com esta tecnologia, estamos começando a pensar sobre a energia solar térmica de uma forma completamente diferente. "

p A eficiência do vapor solar se deve às nanopartículas captadoras de luz que convertem a luz solar em calor. Quando submerso em água e exposto à luz solar, as partículas aquecem tão rapidamente que instantaneamente vaporizam a água e criam vapor. Halas disse que a eficiência energética geral do vapor solar pode provavelmente ser aumentada à medida que a tecnologia for aprimorada.

p "Vamos deixar de aquecer água em escala macro para aquecê-la em nanoescala, "Halas disse." Nossas partículas são muito pequenas - ainda menores do que o comprimento de onda da luz - o que significa que têm uma área de superfície extremamente pequena para dissipar o calor. Este aquecimento intenso nos permite gerar vapor localmente, bem na superfície da partícula, e a ideia de gerar vapor localmente é realmente contra-intuitiva. "

p Para mostrar o quão contra-intuitivo, A estudante Oara Neumann, estudante de pós-graduação em arroz, filmou uma demonstração de vapor solar em que um tubo de ensaio de água contendo nanopartículas ativadas por luz foi submerso em um banho de água gelada. Usando uma lente para concentrar a luz do sol na mistura quase congelante no tubo, Neumann mostrou que ela podia criar vapor de água quase congelada.

p O vapor é um dos fluidos industriais mais usados ​​no mundo. Cerca de 90 por cento da eletricidade é produzida a partir do vapor, e o vapor também é usado para esterilizar resíduos médicos e instrumentos cirúrgicos, para preparar comida e purificar a água.

p A maior parte do vapor industrial é produzida em grandes caldeiras, e Halas disse que a eficiência do vapor solar pode permitir que o vapor se torne econômico em uma escala muito menor.

p Pessoas em países em desenvolvimento estarão entre os primeiros a ver os benefícios do vapor solar. Estudantes de engenharia de arroz já criaram uma autoclave movida a vapor solar que é capaz de esterilizar instrumentos médicos e odontológicos em clínicas que não possuem eletricidade. Halas também ganhou uma bolsa Grand Challenges da Fundação Bill e Melinda Gates para criar um sistema em escala ultrapequena para tratar dejetos humanos em áreas sem sistemas de esgoto ou eletricidade.

p "O vapor solar é notável por sua eficiência, "disse Neumann, o co-autor principal do artigo. "Não requer hectares de espelhos ou painéis solares. Na verdade, a pegada pode ser muito pequena. Por exemplo, a janela de luz em nossa autoclave de demonstração tinha apenas alguns centímetros quadrados. "

p Outro uso potencial poderia ser em alimentar sistemas híbridos de ar condicionado e aquecimento que funcionam com luz solar durante o dia e eletricidade à noite. Halas, Neumann e colegas também realizaram experimentos de destilação e descobriram que o vapor solar é cerca de duas vezes e meia mais eficiente do que as colunas de destilação existentes.

p Halas, o Professor Stanley C. Moore em Engenharia Elétrica e de Computação, professor de física, professor de química e professor de engenharia biomédica, é um dos químicos mais citados do mundo. Seu laboratório é especializado em criar e estudar partículas ativadas por luz. Uma de suas criações, nanoconchas de ouro, é o assunto de vários ensaios clínicos para o tratamento do câncer.

p Para a tecnologia de tratamento do câncer e muitas outras aplicações, A equipe de Halas escolhe partículas que interagem com apenas alguns comprimentos de onda de luz. Para o projeto de vapor solar, Halas e Neumann se propuseram a projetar uma partícula que interagisse com o mais amplo espectro possível de energia solar. Suas novas nanopartículas são ativadas tanto pela luz solar visível quanto por comprimentos de onda mais curtos que os humanos não podem ver.

p "Não estamos mudando nenhuma das leis da termodinâmica, "Halas disse." Estamos apenas fervendo água de uma maneira radicalmente diferente. "