Painéis de dessalinização solar de Chunlei Guo funcionam com água do mar real

Os painéis de dessalinização solar - dispositivos que aproveitam a luz do sol para transformar água do mar em água potável - têm sido apontados como uma solução promissora há vários anos.

No entanto, quase todos os protótipos dependiam de um substituto: água comum com sal de cozinha dissolvido. Quando se usa água do oceano a sério, as superfícies tendem a ficar incrustadas e a degradar-se.

Um painel desenvolvido num laboratório em Nova Iorque passou a trabalhar com água do mar verdadeira. Mantém-se limpo por si próprio, não gera resíduos tóxicos e ainda converte o sal remanescente num produto que vale a pena recolher.

Um problema demasiado salgado

A dessalinização moderna assenta sobretudo em duas abordagens. A osmose inversa obriga a água do oceano a atravessar filtros muito finos; já a destilação separa a água por ebulição e condensação. Em ambos os casos, o consumo de energia é enorme.

Além disso, estas técnicas deixam um subproduto chamado salmoura - uma mistura de sal e químicos com uma salinidade muito superior à do mar. Na maioria das vezes, essa salmoura é devolvida ao oceano, onde afunda, reduz o oxigénio disponível e prejudica a vida marinha.

Há anos que investigadores procuram uma alternativa mais limpa. Uma equipa acredita conseguir eliminar a salmoura por completo. O trabalho está a ser conduzido no laboratório de Chunlei Guo, professor de óptica na University of Rochester.

Painel de dessalinização solar

À primeira vista, o painel de Guo não parece extraordinário. Trata-se de uma lâmina fina de alumínio, escurecida e marcada com ranhuras microscópicas por um laser de pulsos rápidos. Essa superfície absorve praticamente toda a luz solar que recebe.

As ranhuras fazem subir, contra a gravidade, uma película muito fina de água do mar. À medida que essa película se espalha e aquece, evapora-se e transforma-se em vapor, que depois é arrefecido para produzir água potável. O sal fica para trás.

O que distingue este painel é o destino desse sal. A zona central, tratada, capta a luz e promove o movimento da água; as extremidades, que não são tratadas, acumulam o que resta e empurram-no para fora. Assim, nada forma uma crosta sobre a área de trabalho.

Porque é que a água do mar real importa

Vários designs solares anteriores tiveram bons resultados em laboratório, mas quase todos recorreram a um atalho: água do mar simulada, que tende a gerar grãos porosos por onde a água ainda consegue infiltrar-se. A água do oceano, por sua vez, é uma mistura mais problemática.

Quando se recolhe água do mar verdadeira, vêm também magnésio e cálcio. Esses minerais acabam por endurecer numa crosta que a água já não consegue atravessar. Nos painéis mais antigos, esse depósito obstruía a superfície e travava o processo.

A equipa de Guo resolveu o problema ao tornar as ranhuras mais profundas e mais largas, garantindo um fluxo de água suficientemente forte para dissolver os cristais e varrê-los para as bordas. A alteração pode parecer pequena, mas o impacto não foi.

O efeito do anel de café

O mecanismo de auto-limpeza inspira-se numa marca bem conhecida. Quando uma gota de café seca, o líquido tende a deslocar-se para o perímetro, arrastando partículas e formando um anel mais escuro na margem. Guo explicou-o de forma directa.

“Se deixar cair café numa superfície, eventualmente a água evapora e fica um anel na borda exterior, que é o café concentrado em partículas,” disse Guo.

Pensa-se que este fluxo orientado para a periferia transporta o sal para longe da superfície activa. Depois, entra em acção um segundo fenómeno, conhecido como “rastejamento do sal”.

Na borda, os cristais puxam água salgada para cima, dissolvendo-se e voltando a formar-se ligeiramente mais para fora a cada ciclo. Ao microscópio, a equipa observou essa fronteira a avançar para o exterior, mantendo o centro limpo.

O sal passa a ser um recurso

Como o sal sai na forma de cristais secos - e não como salmoura líquida - deixa de ser um resíduo e passa a ser um produto. O painel recupera quase todo o sal e ele é raspado manualmente das extremidades.

Esse pó é uma mistura de elementos. Nos testes, o sódio constituiu a maior parte, acompanhado por vestígios de magnésio, cálcio e potássio. Também apareceram quantidades muito pequenas de ouro, césio e urânio.

Com um pequeno ajuste, os mesmos painéis conseguiram extrair lítio - o metal usado em baterias recarregáveis - a partir de água salgada. No caso do Great Salt Lake, no Utah, foi possível recuperar cerca de metade do lítio presente.

Ao sol, fora do laboratório

Demonstrações em laboratório são uma coisa; provar no mundo real é outra. Para testar o painel em condições realistas, a equipa manteve-o a funcionar ininterruptamente durante uma semana com água do oceano. A produção manteve-se estável e a superfície continuou desobstruída.

O ensaio não se limitou a uma origem. Água dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico comportou-se do mesmo modo. Em todos os casos, a água obtida estava suficientemente limpa para beber, ficando bem abaixo dos limites definidos pelas autoridades de saúde.

Um teste em telhado confirmou os resultados. Um pedaço com aproximadamente o tamanho de um selo postal, deixado ao sol durante nove horas, produziu cerca de 10 mililitros de água doce e uma pequena pitada de sal.

Para lá do laboratório

Até aqui, os painéis de dessalinização solar sofriam de um problema de credibilidade: funcionavam com água salgada preparada em laboratório, mas bloqueavam quando confrontados com água do oceano real. Este design reduz essa distância - entra água do mar verdadeira e não sai salmoura.

A utilidade prática é clara. Comunidades costeiras com escassez de água poderiam usar painéis baratos, sem químicos e sem escoamento tóxico. O sal raspado das extremidades passa a ser um recurso, incluindo lítio.

Por enquanto, os painéis são pequenos e fabricados à mão, mas Guo afirmou que o conceito deverá ser fácil de escalar. Se isso acontecer, uma única tecnologia poderá aliviar duas pressões ao mesmo tempo - a procura de água limpa e a necessidade de minerais sustentáveis.