Segundo os autores da pesquisa, divulgada nas revistas Renewable Energy e International Journal of Heat and Mass Transfer, o novo método, além de mais barato, será também mais seguro.
Muitos sistemas atuais de obtenção de energia renovável produzem eletricidade usando geradores solares que evaporam a água. Combinar miniturbinas de vapor com dessalinizador solar de água de mar é um dos métodos mais promissores. Tais dispositivos combinados são uma fonte importante de energia e de água para agricultura em muitas regiões do planeta.
Os cientistas da MEPhI, junto com seus colegas da Noruega e da China, conseguiram aumentar em 15-25% a eficiência da evaporação pelo Sol. Eles dizem que é possível obter mais vapor fervendo com uso da luz uma suspensão aquática de nanopartículas fotoabsorventes. Os cientistas usaram nanopartículas de grafite e óxido de ferro.
"O fenômeno que pesquisamos foi descoberto no início dos anos 2000 por cientistas dos EUA e da Austrália, mas os colegas se limitaram a experimentos laboratoriais em pequena escala. Nós ampliamos substancialmente a descrição teórica do processo e descobrimos uma possibilidade para seu uso industrial. A grande vantagem de nosso sistema é que não usamos partículas caras de ouro e prata", comenta o diretor da pesquisa, especialista do Instituto de Física e Tecnologia Nuclear MEPhI e professor da Universidade da Noruega Ocidental de Ciências Aplicadas, Boris Balakin.
Os autores explicam que o novo método permite dessalinizar e desinfetar mais rápido a água salgada ou residual usando apenas luz solar concentrada. Além disso, a tecnologia poderá ser usada na terapia fotodinâmica do câncer e na criação de sistemas de esfriamento de equipamentos espaciais.
O protótipo de gerador elaborado para aplicar a nova tecnologia deve garantir potência máxima de 5 kW para uma área de evaporação de 200 cm2, podendo ser aproximadamente duas vezes menor em virtude das condições meteorológicas.
As nanossuspensões de grafite e de óxido de ferro são aproximadamente 250 mais baratas do que os análogos estrangeiros com nanopartículas de ouro. Mais do que isso, a unificação gradual das nanopartículas até a escala de mícrones faz com que os líquidos não sejam nanotóxicos. Isso significa que a água obtida por este meio provavelmente poderia ser usada para fins domésticos sem depuração adicional, depois de passar por testes biofísicos especiais.
"Para produzir as nanossuspensões usamos pós atomizados de grafite e de ferro, misturando-os com a água usando um homogeneizador de ultrassom. O protótipo criado por nós inclui um concentrador solar que monitora o movimento do Sol ao longo do dia. Todos os componentes do sistema são produzidos na Rússia", conta Boris Balakin.
Os cientistas explicam que na entrada do vaporizador as nanossuspensões podem ser aquecidas por calor geotermal, calor residual de fábricas ou centros de processamento de dados ou calor de fricção de geradores eólicos, aumentando a eficiência do dispositivo. Os cientistas tencionam elaborar nanolíquidos de novas composições e protótipos de dispositivos no intuito de aumentar a eficiência de diversos sistemas de energia renovável.
A pesquisa foi realizada com o apoio do Fundo Russo da Ciência, projetos 17-79-10481 e 17-79-10083.
