China cria sistema para tirar o sal da água do mar sem usar energia elétrica

A dessalinização da água do mar, apesar de sua conveniência, sempre foi considerada uma solução cara e intensiva em energia, o que limitou, em grande parte, sua adoção a países ricos com abundantes recursos fósseis e capacidade de investir em infraestrutura em larga escala.

Uma nova tecnologia desenvolvida por pesquisadores chineses, no entanto, pode alterar esse cenárioao reduzir drasticamente os custos do processo.

Em um protótipo experimental instalado ao ar livre, cientistas conseguiram manter o sistema em funcionamento por um ano inteiro sem consumir energia elétrica, graças ao desenvolvimento de um novo material fototérmico de nanopartículas capaz de utilizar diretamente a luz solar para impulsionar a dessalinização.

A equipe criou um método inovador para incorporar nanopartículas a um material tridimensional de evaporação fototérmica, aumentando significativamente a eficiência na conversão de energia solar. Os testes mostraram que a estrutura alcançou uma taxa de absorção solar de até 90,2% e reduziu em 45,7% a quantidade de energia necessária para evaporar o mesmo volume de água do mar.

A tecnologia também foi testada em uma pequena área experimental, onde a água produzida foi utilizada para irrigar cinco metros quadrados de terras agrícolas durante todo um ciclo de cultivo utilizando apenas luz solar e sem necessidade de conexão à rede elétrica.

Segundo os pesquisadores, caso o sistema opere por pelo menos dois anos, o custo de produção da água dessalinizadapoderá ficar abaixo do preço da água engarrafada.

A equipe avalia ainda que a vantagem econômica tende a se tornar mais significativa à medida que a tecnologia for ampliada e empregada em projetos de longo prazo, o que abre perspectivas para a expansão do acesso à água potável e para a agricultura em regiões afetadas pela escassez hídrica.

Dessalinização solar como tecnologia do futuro

O estudo, conduzido por pesquisadores do Instituto de Engenharia de Processos da Academia Chinesa de Ciências, em Pequim, e da Universidade de Shenzhen, foi publicado em 21 de junho na revista científica Advanced Materials e se insere em uma busca global por alternativas mais baratas e sustentáveis para enfrentar a crescente escassez de água.

Historicamente, a dessalinização depende de grandes quantidades de energia elétrica ou de infraestrutura complexa e cara. Atualmente, a principal tecnologia empregada é a osmose reversa, também conhecida como dessalinização por membranas, que utiliza eletricidade para bombear a água do mar por meio de membranas que bloqueiam seletivamente o sal e permitem apenas a passagem das moléculas de água.

Desde que a dessalinização passou a ser utilizada em larga escala, na década de 1950, os países árabes do Golfo — marcados pela escassez de recursos hídricos, mas dotados de abundantes reservas energéticas e de capacidade de investimento — tornaram-se pioneiros no setor. Segundo um relatório da Al Jazeera publicado neste ano, a região responde por cerca de 40% de toda a água dessalinizada produzida no mundo e abriga mais de 400 usinas de dessalinização ao longo de suas costas.

Nesse contexto, a evaporação por energia solar tem sido vista como uma alternativa promissora e ambientalmente mais limpa, por utilizar materiais fototérmicos para converter a luz do sol em calor, evaporando a água do mar antes que o vapor seja condensado em água doce. Apesar do potencial, a tecnologia enfrentou obstáculos importantes para sua aplicação prática.

Os materiais fototérmicos mais eficientes geralmente são compostos por nanopartículas ultrafinas. O problema surge quando essas partículas precisam ser transformadas em dispositivos de evaporação utilizáveis: elas tendem a se aglomerar, obstruindo os canais de passagem do vapor d'água e reduzindo o desempenho do sistema.

Além disso, muitos dos polímeros orgânicos empregados para manter essas partículas unidas sofrem degradação após longos períodos de exposição ao sol intenso, em um processo semelhante ao envelhecimento e às rachaduras observadas em plásticos expostos ao calor.

Para superar essas limitações, os pesquisadores chineses buscaram inspiração em um objeto cotidiano: os botões de roupa. A equipe transformou as nanopartículas em pequenos "botões" individuais e utilizou "fios" de polímero para costurá-los de forma estável, impedindo a aglomeração das partículas e criando uma estrutura tridimensional mais robusta e durável. Segundo os autores, essa arquitetura foi fundamental para aumentar a eficiência do sistema e garantir sua estabilidade durante longos períodos de operação ao ar livre.

A nova tecnologia

Para testar a resistência do novo material, os pesquisadores o submeteram a condições que simulam um ambiente marinho severo. O composto foi mantido em água do mar e agitado continuamente a 450 rotações por minuto por 30 dias. Análises microscópicas mostraram que praticamente nenhuma nanopartícula se desprendeu da estrutura, o que indica elevada durabilidade.

A configuração tridimensional também melhorou o aproveitamento da luz solar. Segundo a equipe, a estrutura faz com que a luz se reflita e se espalhe repetidamente em seu interior, elevando a taxa de absorção solar para 90,2%.

Os cientistas então construíram um sistema experimental com 0,75 m². Painéis solares alimentavam um ventilador que conduzia o vapor gerado pela evaporação até um módulo de condensação, onde a água doce era recuperada.

Em condições de luz solar natural, o equipamento produziu mais de 20 litros de água potável por dia, volume suficiente para atender às necessidades básicas de consumo de aproximadamente 10 pessoas. De acordo com um comunicado do Instituto Chinês de Engenharia de Processos, a água obtida atendeu aos padrões de potabilidade estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde.

A produção de água também foi aplicada na agricultura. O recurso foi utilizado para irrigar uma área experimental de 5 m², permitindo o cultivo de espinafre, milho e repolho chinês. Ao mesmo tempo, o material fototérmico manteve seu desempenho estável ao longo de um ano de operação, o que é significativo para uma tecnologia ainda em fase de desenvolvimento.

Os pesquisadores afirmam agora que trabalham no aprimoramento da eficiência da condensação e na redução dos custos do sistema, com o objetivo de ampliar a escala de produção. A expectativa é que a tecnologia possa ser empregada em regiões costeiras com escassez de água, ilhas e áreas remotas, onde o acesso à água potável e à infraestrutura energética é limitado. Nesse cenário, a inovação chinesa pode representar um avanço importante na busca por soluções descentralizadas e de baixo custo para enfrentar a crise hídrica global.