Com 1,8 bilhão de pessoas correndo o risco de ficar sem água nos próximos anos, é urgente que encontremos maneiras de produzir mais água potável. A chave está nas usinas de dessalinização, mas o grande inimigo desse sistema tem sido o enorme consumo de energia necessário para o processo. Isso vem mudando nos últimos anos com energias renováveis e soluções como usinas de dessalinização portáteis ou sistemas passivos.
O MIT quer dar um passo além graças a um sistema de dessalinização solar que não requer baterias capaz de gerar 5 mil litros de água potável por dia. É justamente nesse painel solar que um dos pesquisadores está sentado na imagem no topo deste artigo.
Revolucionando a dessalinização
O Instituto de Tecnologia de Massachusetts vem pesquisando como criar um sistema de dessalinização eficiente há algum tempo. Eletrodiálise e osmose reversa são os dois métodos mais comumente usados para dessalinizar água. O primeiro usa um campo elétrico para extrair os íons do sal enquanto a água é bombeada através de membranas de troca iônica. Para a osmose, a pressão é usada para bombear água salgada através de uma membrana que filtra o sal.
O problema é que ambos precisam de energia constante, algo que não pode ser adaptado aos fluxos variáveis de energia solar ou eólica e, portanto, baterias caras e pesadas eram necessárias para armazenar energia para quando não houvesse luz solar ou vento. Além disso, o fluxo de energia tinha que ser constante durante o processo, algo impossível sem baterias. Até agora.
O sistema
Alguns meses atrás, engenheiros do MIT revelaram um sistema de dessalinização de "eletrodiálise em lote" que consiste em:
- bombas de água;
- sistema de membrana de troca iônica;
- paineis solares.
O que eles criaram para remover a bateria da equação é uma rede de sensores que monitoram todas as partes do sistema. Essas leituras são enviadas para um software, que prevê a melhor velocidade para bombear água através da membrana de troca e a energia que deve ser aplicada no momento exato para maximizar a quantidade de sal extraída. O problema com o primeiro sistema é que ele só podia ser calculado uma vez a cada três minutos e, nesse tempo, uma nuvem poderia passar e bloquear a luz, interrompendo o fluxo de energia. O sistema usou 77% da energia produzida pelos paineis, o que é muito.
Em tempo real
Desde então, eles vêm trabalhando e, como comentam no estudo que acabaram de publicar, se concentraram em reduzir o tempo de resposta do sistema para uma fração de segundo. Isso permite uma resposta quase em tempo real que se ajusta a todo momento às mudanças na luz solar ao longo do dia e, portanto, não precisa ser compensado com fontes de energia adicionais – baterias.
O sistema detecta quanta energia os paineis estão produzindo e, se a quantidade é maior do que o que é gasto, o computador ajusta automaticamente o bombeamento para que ele imponha mais água através da membrana de troca. Tudo depende do que os paineis produzem. Em resumo, o sistema é capaz de ler essa produção em tempo real e ajustar a quantidade de água salgada a ser bombeada a cada segundo.
O sistema de dessalinização por eletrodiálise de acionamento direto, que utiliza controle de corrente controlado por fluxo. Os paineis solares absorvem a energia do sol e depois a alocam de forma ideal (em amarelo) para a bomba e a pilha de eletrodiálise, sem a necessidade de armazenamento de energia. A água salina flui através da bomba para a pilha de eletrodiálise, onde é dessalinizada e dividida em um fluxo de água potável (azul claro) e um fluxo de salmoura concentrada (azul escuro)
Resultados
"Comparado ao design tradicional de um sistema de dessalinização solar, reduzimos a necessidade de bateria em quase 100%", diz Amos Winter, diretor do Centro K. Lisa Yang de Engenharia e Pesquisa Global do MIT. De 77% da energia usada pelo sistema anterior do MIT, fomos para 94% com o novo sistema.
Isso se traduz em até 5 mil litros de água por dia, apesar das oscilações climáticas e da luz solar disponível em uma área do Novo México onde esse sistema está operando nos últimos seis meses. Não precisou nem das baterias mencionadas nem de uma fonte de energia complementar, como a rede elétrica convencional. Além disso, esse volume é suficiente para abastecer o consumo diário de uma comunidade de cerca de 3 mil pessoas.
Atacando águas subterrâneas
Uma coisa importante a ser notada é que este sistema de dessalinização movido a energia solar é voltado para a dessalinização de águas subterrâneas. "A maioria da população vive tão longe da costa que a dessalinização da água do mar nunca poderia alcançá-los. Portanto, eles dependem muito das águas subterrâneas, especialmente em regiões remotas e de baixa renda. Infelizmente, essas águas estão se tornando cada vez mais salinas devido às mudanças climáticas", diz Jonathan Bessette, um dos alunos de doutorado em engenharia mecânica do MIT.
"Essa tecnologia pode levar água limpa de forma sustentável e acessível para lugares carentes", ele continua, porque fontes de águas subterrâneas salobras são mais prevalentes do que águas subterrâneas doces e, eles dizem, é uma enorme fonte de potencial água potável inexplorada.
Faltam evidências
No entanto, Bessette é cauteloso. Embora os resultados desta bomba solar sejam promissores e já mostrem que em áreas com condições muito variáveis podem fornecer água potável para toda uma população, ele diz que "continuamos trabalhando diligentemente para continuar desenvolvendo métodos de dessalinização mais sustentáveis e de menor custo".
A ideia é continuar testando, maximizar a confiabilidade do sistema e desenvolver uma linha de soluções para fornecer água dessalinizada usando energias renováveis em múltiplos mercados. Como? Por meio de uma startup que começará nos próximos meses e usará essa tecnologia.
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