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Aquecedor solar passivo gera vapor superquente a 140º C

Aquecedor solar passivo gera vapor superaquecido a 140º C
Gerador passivo de vapor instalado no telhado do laboratório. [Imagem: Thomas Cooper et al. - 10.1038/s41467-018-07494-2]

Aquecedor passivo

Este aparelho simples e de baixo custo absorve calor do Sol suficiente para ferver água e produzir vapor "superaquecido" - a bem mais de 100 graus Celsius - sem utilizar qualquer componente óptico caro.

Em um dia ensolarado, a estrutura pode, de forma passiva, bombear vapor quente o suficiente para esterilizar equipamentos médicos, cozinhar, limpar, alimentar processos industriais, produzir água potável destilada e dessalinizada ou mesmo para gerar eletricidade.

Tudo começou com uma esponja capaz de gerar vapor usando luz solar que a equipe criou há dois anos. Mas aí surgiram os problemas: nos testes de longo prazo, os pesquisadores descobriram que os contaminantes na água acabavam degradando a esponja. Por isso, eles reprojetaram o material para que ele funcione suspenso sobre a água, evitando qualquer possível contaminação.

O aquecedor passivo tem aproximadamente o tamanho e espessura de um tablet, e é estruturado como um sanduíche: A camada superior é feita de um material que absorve eficientemente o calor do Sol, enquanto a camada inferior emite eficientemente esse calor para a água abaixo. Quando a água atinge o ponto de ebulição (100º C), ela libera vapor, que sobe de volta para dentro da esponja, onde é canalizado através da camada intermediária - um material semelhante a uma espuma, que aquece ainda mais o vapor, fazendo-o ir acima do ponto de ebulição da água, antes de ser bombeado através de um tubo de saída.

"É um sistema completamente passivo - basta deixá-lo do lado de fora para absorver a luz solar," explica Thomas Cooper, do MIT, nos EUA. "Você pode escaloná-lo para algo que pode ser usado em locais remotos para gerar água potável suficiente para uma família, ou esterilizar equipamentos para uma sala de cirurgia."

Aquecedor solar passivo gera vapor superaquecido a 140º C
Estrutura do aquecedor solar passivo. [Imagem: Thomas Cooper et al. - 10.1038/s41467-018-07494-2]

Concentrador solar

Para aumentar ainda mais a intensidade do calor do Sol, os pesquisadores construíram um concentrador solar simples, um espelho curvo que ajuda a redirecionar mais luz solar para o aquecedor, aumentando assim o fluxo solar, semelhante ao modo como uma lupa pode ser usada para concentrar um raio de Sol.

Com esse suporte adicional, a estrutura produziu vapor a 146º C em 3,5 horas. Em experimentos subsequentes, a equipe conseguiu produzir vapor a partir da água do mar sem contaminar a superfície do dispositivo com cristais de sal. Em outro conjunto de experimentos, eles também foram capazes de coletar e condensar o vapor em um frasco para produzir água destilada pura.

"Este projeto realmente resolve o problema das incrustações e o problema da coleta de vapor," disse o professor Gang Chen. "Agora, estamos procurando torná-lo mais eficiente e melhorar o sistema. Existem diferentes oportunidades e estamos analisando quais são as melhores opções a serem adotadas."

Bibliografia:

Contactless steam generation and superheating under one sun illumination
Thomas A. Cooper, Seyed H. Zandavi, George W. Ni, Yoichiro Tsurimaki, Yi Huang, Svetlana V. Boriskina, Gang Chen
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 5086
DOI: 10.1038/s41467-018-07494-2




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