Cientistas descobrem nova maneira, mais barata, de dessalinizar a água

O desafio de garantir o abastecimento regular de água doce levou muitas cidades do mundo a construírem centrais dessalinizadoras, levando componentes minerais da água salgada. Mas o processo pode ser caro e complexo. Agora, os cientistas do Berkeley Lab podem ter encontrado uma maneira de baixar esses custos e simplificar o processo.

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Dispositivo remove quase 100% do sal da água do mar usando energia solar

Os cientistas investigaram como tornar a dessalinização menos cara e descobriram regras de projeto promissoras para o fabrico de líquidos iônicos “termicamente sensíveis” para separar a água do sal. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications Chemistry.

Útil em osmose dianteira para separar os contaminantes da água, os líquidos iônicos são um sal líquido que se liga à água. Melhor ainda são líquidos iônicos termicamente responsivos, já que eles usam energia térmica em vez da eletricidade, o que é necessário para a dessalinização por osmose reversa convencional (RO).

O novo estudo do Berkeley Lab estudou as estruturas químicas de vários tipos de líquido iônico / água para determinar qual o que funcionaria melhor.

“O nosso estudo mostra que o uso de calor“ livre ”de baixo custo, como calor geotérmico, solar ou calor residual industrial gerado por máquinas industriais combinado com líquidos iônicos termicamente responsivos poderia compensar uma grande fração dos custos que vão para as atuais tecnologias de dessalinização de RO que dependem exclusivamente da eletricidade ”, disse Robert Kostecki, coautor do estudo.

Kostecki fez parceria com o coautor correspondente Jeff Urban para investigar o comportamento de líquidos iônicos na água a nível molecular. Usando técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear, espalhamento de luz dinâmico e simulação de dinâmica molecular, a equipe fez uma descoberta inesperada.

De acordo com Urban, acreditou-se por muito tempo que uma separação efetiva de líquidos iônicos dependia da proporção geral entre os componentes orgânicos (partes do líquido que não eram carregadas positiva ou negativamente) e seus íons carregados positivamente. Mas, como parte de sua pesquisa, a equipe de Berkeley descobriu que o número de moléculas de água que um líquido iônico pode separar da água do mar depende da proximidade de seus componentes orgânicos a seus íons carregados positivamente.

"Esse resultado foi completamente inesperado", disse Urban. “Com isso, agora temos regras de projeto para as quais os átomos em líquidos iônicos estão fazendo o trabalho duro na dessalinização.”

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Água engarrafada com milhares de partículas de microplásticos

Graças à investigação, uma tecnologia de osmose reversa baseada em membranas, já com algumas décadas, está agora ressurgindo. Existem 11 centrais de dessalinização na Califórnia, e existem mais em projeto. Os cientistas do Berkeley Lab estão procurando uma gama de tecnologias para melhorar a confiabilidade do sistema de água dos EUA.

"O nosso estudo é um passo importante para reduzir o custo da dessalinização", disse Kostecki. “É também um ótimo exemplo do que é possível no sistema nacional de laboratório, onde colaborações interdisciplinares entre as ciências básicas e aplicadas podem levar a soluções criativas para problemas difíceis que beneficiam as gerações futuras.”

À medida que a crise climática continua cobrando seu preço, a disponibilidade de água está se tornando um problema grave em muitas partes do mundo. Tecnologias como essa oferecem uma nova esperança para resolver esses problemas

Água engarrafada com milhares de partículas de microplásticos

Tecnologia low-cost para dessalinizar a agua do mar

Novo sistema retira água da humidade atmosférica recorrendo á energia solar

Fonte//Zmescience

Dispositivo remove quase 100% do sal da água do mar usando energia solar

Encontrar formas baratas e práticas de remover o sal da água do mar poderia ajudar potencialmente alguns dos 844 milhões de pessoas em todo o mundo sem acesso regular a água potável. Os cientistas acabaram de encontrar um novo método em nano-escala para fazer exatamente isso.

Photo Monash University

Tecnologia low-cost para dessalinizar a agua do mar

Usando um minúsculo disco feito de papel de filtro super-hidrofílico, revestido com nanotubos de carbono para absorção de luz, a nova técnica funciona apenas com a luz solar, mas é capaz de remover quase 100% do sal no líquido original.

A nova abordagem é baseada num método tradicional. Aquecer a água até evaporar e capturar o vapor, deixando o sal e outras impurezas para trás. Para transformar água em vapor usando energia do nosso Sol, é necessário usar materiais térmicos solares para converter eficientemente essa energia em calor.

Mas se esses materiais ficarem cobertos pelos cristais de sal da água que se evapora, o sistema pode bloquear. O novo método resolve esse problema com sucesso, mantendo uma taxa constante de evaporação da água à medida que os sais são colhidos e removidos do processo, para evitar que eles reduzam a eficiência.

Então, o que temos aqui é um método de dessalinização que é barato, prático e eficaz. Como é alimentado pela luz solar, os dispositivos que usam essa técnica podem ser particularmente úteis em locais sem acesso à eletricidade.

"Os resultados do estudo avançam em direção à aplicação prática da tecnologia de geração de vapor solar, demonstrando grande potencial na dessalinização de água do mar, recuperação de recursos de efluentes e zero descarga líquida", disse o engenheiro químico Xiwang Zhang , da Universidade Monash, na Austrália.

"Esperamos que esta pesquisa possa ser o ponto de partida para futuras pesquisas em formas energeticamente passivas de fornecer água limpa e segura a milhões de pessoas, iluminando o impacto ambiental de resíduos e recuperando recursos de resíduos".

O novo sistema usa um fio de algodão de 1 milímetro (0,04 polegada) de diâmetro para transportar água salgada para o disco de evaporação, onde a água pura é retida e os sais são empurrados para fora em direção às bordas.

Tudo isso é alimentado pela luz do sol e, nos testes, os investigadores mediram a absorção de luz de mais de 94% em todo o espectro solar, por isso, tem bom aproveitamento de qualquer luz solar que esteja disponível.

Como disse Zhang ao New Atlas, o novo dispositivo inovador é capaz de produzir de 6 a 8 litros de água limpa por metro quadrado de superfície por dia. Mas, os cientistas querem aumentar i indice de produção.

Não é a única abordagem interessante de dessalinização que vimos ultimamente; No ano passado, uma equipe dos EUA produziu uma técnica que funciona também a energia solar, baseada em hidrogel, para remover o sal da água do mar, com tanta capacidade de dessalinização que consegue dessalinizar a agua retirada do Mar Morto.

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Cientistas preveem escassez de agua potável a uma escala global

O desafio agora é ampliar esses métodos para torná-los práticos, tanto em termos de colocar os sistemas em funcionamento quanto em termos de quantidade de água que eles podem processar.

"O abastecimento de água é o maior desafio que o mundo enfrenta no século 21, especialmente à medida que a população cresce e os efeitos da mudança climática se agravam", diz Zhang . "As comunidades em desenvolvimento e com menos recursos sentem mais os efeitos desses fatores".

 "A utilização de energia solar para tratamento de água tem sido amplamente considerada como uma das soluções sustentáveis ​​para lidar com a escassez de água em algumas comunidades, sem sacrificar o meio ambiente ou os recursos".

Foi encontrada nos EUA a maior reserva de água doce subterrânea do mundo

Água engarrafada com milhares de partículas de microplásticos

Novo sistema retira água da humidade atmosférica recorrendo á energia solar

Fonte//ScienceAlert

Tecnologia low-cost para dessalinizar a agua do mar

Segundo estimativas da FAO, até 2025, quase 2 bilhões de pessoas podem não ter água potável suficiente para satisfazer suas necessidades diárias. Uma das soluções possíveis para esse problema é a dessalinização, ou seja, tratar a água do mar para torná-la potável. Contudo, a remoção do sal da água do mar requer 10 a 1000 vezes mais energia do que os métodos tradicionais de fornecimento de água doce.

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"Super areia" pode transformar agua contaminada em água potável

Motivado por esse problema, uma equipe de engenheiros do Departamento de Energia do Politecnico di Torino criou um novo protótipo para dessalinizar a água do mar de maneira sustentável e de baixo custo, utilizando a energia solar de maneira mais eficiente. Em comparação com soluções anteriores, a tecnologia desenvolvida é, de fato, capaz de duplicar a quantidade de água produzida usando a energia solar, podendo os sistema ser melhorado e ter mais eficiência no futuro próximo.

O grupo de jovens investigadores que publicou recentemente esses resultados na revista Nature Sustainability é composto por Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano e Pietro Asinari (Laboratório de Modelagem Multi-Escala).

O princípio de funcionamento da tecnologia proposta é muito simples: "Inspirado nas plantas, que transportam água das raízes para as folhas por capilaridade e transpiração, nosso dispositivo flutuante é capaz de recolher a água do mar usando um material poroso de baixo custo. A água do mar é então aquecida pela energia solar, que faz a separação do sal da água evaporada, processo que pode ser facilitado por membranas colocadas entre água salgada resultante e a potável para evitar sua mistura. Algumas plantas conseguem sobreviver em ambientes marinhos usando este sistema de forma natural (por exemplo, os mangues) ", explica Matteo Fasano e Matteo Morciano.

Embora as tecnologias convencionais de dessalinização precisem de componentes mecânicos ou elétricos caros (como bombas e / ou sistemas de controle) e necessitem de técnicos especializados para instalação e manutenção, o sistema de dessalinização proposta pela equipe do Politecnico di Torino é baseada em processos espontâneos que ocorrem sem a ajuda de máquinas auxiliares.

Tudo isso torna o dispositivo extramente barato e simples de instalar e reparar. Estas últimas características são particularmente atrativas nas regiões costeiras que sofrem de uma escassez crónica de água potável.

Cientistas preveem escassez de agua potável a uma escala global

Até agora, uma desvantagem bem conhecida das tecnologias “passivas” para a dessalinização tem sido a baixa eficiência energética em comparação com as “ativas”. Os investigadores do Politecnico di Torino enfrentaram esse obstáculo com criatividade. "Embora estudos anteriores tenham focado em como maximizar a absorção de energia solar, nós voltamos a atenção para um gerenciamento mais eficiente da energia térmica solar absorvida. Desta forma, temos capaz de atingir valores recordes de produtividade de até 20 litros por dia de água potável por metro quadrado exposto ao Sol.

A razão por trás do aumento de desempenho é a 'reciclagem' do calor solar nos vários processos de evaporação em cascata, em linha com a filosofia de "fazendo mais, com menos". As tecnologias baseadas nesse processo são tipicamente chamadas de "multi-efeito",

Depois de dois anos desenvolvendo o protótipo, e testando diretamente no mar da Ligúria (Varazze, Itália), os engenheiros do Politecnico afirmam que essa tecnologia poderia ter impacto em locais costeiros isolados com pouca água potável, mas com energia solar abundante, especialmente em países em desenvolvimento.

 Além disso, a tecnologia é particularmente adequada para fornecer água potável segura e de baixo custo em condições de emergência, por exemplo em áreas atingidas por inundações ou tsunamis e que fiquem isoladas por dias ou semanas sem energia da rede elétrica.

Uma outra aplicação prevista para esta tecnologia são os jardins flutuantes para a produção de alimentos, uma opção interessante, especialmente em áreas superpovoadas. Os investigadores, que continuam trabalhando nesta questão no Centro de Água Limpa do Politecnico di Torino, procuram possíveis parceiros industriais para tornar o protótipo mais durável, versátil e comercial. Por exemplo, versões do dispositivo poderiam ser usadas em zonas costeiras onde a exploração excessiva da água subterrânea causa a intrusão de água salina em aquíferos de água doce (um problema particularmente grave em algumas áreas do sul da Itália).

O derreter dos glaciares provocam tsunamis assustadores

Fonte// ScienceDaily