Laser torna metal capaz de purificar a água

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/08/2020

O material vaporiza a água, que pode ser coletada limpa e potável.
[Imagem: University of Rochester]

Alumínio tratado a laser

Disparando rajadas de laser ultracurtas sobre um metal, pesquisadores criaram um material capaz de purificar água sem desperdiçar energia.

Embora seja comum usar laser para criar materiais hidrorrepelentes, disparos de laser cuidadosamente configurados fizeram o contrário, esculpindo a superfície de uma folha de alumínio comum para criar um material super absorvente de água - ou hidrofílico.

Quando a placa metálica foi colocada na água em um ângulo voltado para o Sol, o resultado foi surpreendente.

O alumínio funcionalizado atraiu sobre si uma fina película de água e aproveitou quase 100% da energia absorvida do Sol para aquecer a água, o que resultou em um aquecimento muito rápido.

Além disso, o material altera as ligações intermoleculares da água, aumentando ainda mais a eficiência do processo de evaporação e se livrando de praticamente todos dos contaminantes.

O uso da luz solar para ferver a água ou criar vapor é uma das maneiras mais utilizadas para eliminar patógenos microbianos e reduzir as mortes por infecções diarreicas. Mas ferver a água não elimina metais pesados e outros contaminantes.

Os experimentos mostraram que a folha de alumínio com nanorrugosidades reduz a presença de todos os contaminantes comuns, incluindo detergente, corantes, urina, metais pesados e glicerina. E faz isso alcançando níveis seguros para tornar a água potável.

A técnica mostrou-se mais eficiente que todas as disponíveis.
[Imagem: Subhash C. Singh et al. - 10.1038/s41893-020-0566-x]

Limpeza da água por evaporação

A purificação de água à base de energia solar pode reduzir bastante os contaminantes porque quase todas as impurezas são deixadas para trás quando a água que se evapora se torna gasosa, condensando e sendo coletada na forma de água destilada.

O método mais comum de evaporação de água com base solar é o aquecimento direto, mas apenas a camada superior de água evapora, o que torna o processo ineficiente, com a maior parte da energia de aquecimento sendo perdida.

Uma abordagem mais eficiente, chamada aquecimento interfacial, coloca materiais multicamadas flutuantes de absorção em cima da água, de modo que apenas a água próxima à superfície precisa ser aquecida. Mas todos os materiais disponíveis precisam flutuar horizontalmente em cima da água, o que impede que eles sejam colocados diretamente voltados para o Sol. Além disso, os materiais de absorção disponíveis costumam se entupir rapidamente com os contaminantes.

O novo painel tratado a laser evita todas essas ineficiências, atraindo uma fina camada de água do reservatório e agindo sobre ela para aquecimento e evaporação, em um ciclo contínuo.

"Além disso, como usamos uma superfície com ranhuras abertas, é muito fácil limpá-la simplesmente pulverizando-a [com água]. A maior vantagem é que o ângulo dos painéis pode ser continuamente ajustado para facear diretamente o Sol conforme ele nasce e depois se move pelo céu antes de se pôr, maximizando a absorção de energia," disse o professor Chunlei Guo, da Universidade Rochester, nos EUA.

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