De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe conjunta do Instituto de Engenharia de Processos da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Shenzhen propôs um mecanismo de "trava" polimérica que tece nanopartículas em um material fototérmico tridimensional para evaporação, aumentando significativamente a taxa de evaporação da água do mar por energia solar. Por meio de um dispositivo de teste ao ar livre, a equipe realizou uma exploração preliminar desde a dessalinização da água do mar até a irrigação agrícola. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista acadêmica internacional Advanced Materials.
A escassez de água tornou-se um problema global, com cerca de um quarto da população mundial enfrentando falta de água doce. A evaporação interfacial solar é considerada uma via ecológica para obtenção de água, mas o gargalo central reside no fato de que, ao transformar pós nanofototérmicos de alto desempenho em dispositivos macroscópicos, as partículas tendem a se aglomerar, a resistência estrutural tridimensional é baixa e a luz degrada gradualmente o esqueleto orgânico, levando ao envelhecimento e falha do material. Como fazer com que as nanopartículas se agreguem de forma estável e mantenham um desempenho duradouro é uma questão-chave a ser resolvida.
A equipe conjunta se inspirou em "travas". Primeiro, prepararam cascas esféricas ocas multicamadas em nanoescala como pontos de conexão. Com base no princípio de compatibilidade entre polímeros e solventes, as cadeias moleculares de poliéster passaram com precisão pelos poros finos das cascas esféricas, como linhas de costura, costurando firmemente as partículas para formar uma rede tridimensional robusta semelhante a uma "floresta nano". Essa estrutura evita a aglomeração de partículas e constrói canais eficientes de transporte de água.
Dados experimentais mostram que, por meio de múltiplos espalhamentos e absorção, a taxa de absorção de luz solar dessa estrutura atinge 90,2%; o espaço nanoconfinado altera a rede de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, reduzindo em 45,7% a energia necessária para evaporar a mesma quantidade de água. Um único elemento evaporador atingiu uma taxa de evaporação de 38,14 kg por metro quadrado por hora nos testes, 8,5 vezes maior que a membrana bidimensional desenvolvida anteriormente pela equipe. Em testes de envelhecimento acelerado com água do mar por 30 dias consecutivos, nenhuma nanopartícula se desprendeu, e o material não gerou radicais livres ativos sob luz, resolvendo o problema de degradação do substrato orgânico.
Para levar o novo material do laboratório para aplicações, a equipe produziu em escala de centenas de gramas no Centro de Testes de Engenharia de Langfang do Instituto de Engenharia de Processos da Academia Chinesa de Ciências, usando um autoclave de 20 litros e um forno de túnel com múltiplas zonas de temperatura. Otimizando o arranjo por meio de simulação de fluidos computacional, a equipe desenvolveu um sistema modular fotovoltaico-fototérmico acoplado e construiu um dispositivo de teste ao ar livre de 0,75 m².
Sob luz solar natural, o dispositivo produz 20,16 litros de água doce por dia, atendendo às necessidades básicas de água potável de cerca de 10 pessoas, com qualidade da água atingindo os padrões de água potável da OMS. A água doce produzida irrigou com sucesso 5 m² de terras agrícolas por um ano inteiro, e culturas como espinafre, milho e couve-chinesa completaram ciclos de crescimento completos, validando a viabilidade para irrigação agrícola. A análise de custo do ciclo de vida completo mostra que, após dois anos de operação, o custo da água produzida será inferior ao da água engarrafada comercial.
A equipe de pesquisa continua otimizando a eficiência de condensação e os custos do sistema, promovendo a implementação em larga escala dessa tecnologia em regiões costeiras com escassez de água, ilhas e áreas remotas.
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