Eletricidade e água
Usando um hidrogel especial, cientistas e engenheiros da Arábia Saudita criaram um sistema alimentado por energia solar que cultiva hortaliças usando água extraída do ar atmosférico, ao mesmo tempo que produz eletricidade com maior eficiência.
A demonstração prática do conceito representa uma estratégia sustentável e de baixo custo para melhorar a segurança alimentar e hídrica para pessoas que vivem em regiões de clima seco.
"Nosso projeto tira água do ar usando energia limpa que seria desperdiçada e é adequado para fazendas descentralizadas e de pequena escala em lugares remotos, como desertos e ilhas oceânicas," disse o professor Peng Wang, da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah.
Captura da umidade do ar
O sistema é composto por um painel solar fotovoltaico comum, montado sobre uma estrutura modificada, que contém uma bandeja inferior, para acomodar uma camada de hidrogel, e uma caixa metálica para condensar e coletar água.
O hidrogel, desenvolvido pela equipe em uma pesquisa anterior, absorve o vapor de água do ar ambiente durante a noite e libera o conteúdo de água quando aquecido. O próprio calor residual dos painéis solares expulsa a água absorvida pelo hidrogel. A caixa de metal abaixo coleta o vapor e condensa o vapor em água.
Além de produzir água pura, o hidrogel absorve o calor e diminui a temperatura dos painéis, o que tem como efeito adicional um aumento na eficiência dos painéis solares fotovoltaicos de até 9%.
Esquema do projeto consorciado de produção de água, eletricidade e cultivo de plantas.
[Imagem: Renyuan Li et al. - 10.1016/j.xcrp.2022.100781]
Cultivo de espinafres
A equipe realizou um teste de cultivo de plantas no deserto da Arábia Saudita por duas semanas, durante o período mais quente do ano. A água coletada exclusivamente do ar por quatro painéis solares de pequeno porte foi suficiente para irrigar 60 sementes de espinafre cultivadas em uma caixa plástica.
Ao longo do experimento, o painel solar, com tamanho semelhante ao de uma carteira escolar, gerou um total de 1.519 watts-hora de eletricidade, e 57 das 60 sementes de espinafre brotaram e cresceram normalmente até 18 centímetros. No total, cerca de 2 litros de água foram condensados do hidrogel durante o período de duas semanas.
"Nosso objetivo é criar um sistema integrado de energia limpa, água e produção de alimentos, especialmente a parte de criação de água em nosso projeto, que nos diferencia da agrofotovoltaica atual," disse Wang.
Para transformar o projeto de prova de conceito em uma tecnologia para uso real, a equipe planeja voltar ao estudo do hidrogel, para aumentar sua eficiência e absorver mais água do ar.
Bibliografia:
Artigo: An integrated solar-driven system produces electricity with fresh water and crops in arid regions
Autores: Renyuan Li, Mengchun Wu, Sara Aleid, Chenlin Zhang, Wenbin Wang, Peng Wang
Revista: Cell Reports Physical Science
DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100781
Artigo: Hybrid Hydrogel with High Water Vapor Harvesting Capacity for Deployable Solar-Driven Atmospheric Water Generator
Autores: Renyuan Li, Yusuf Shi, Mossab Alsaedi, Mengchun Wu, Le Shi, Peng Wang
Revista: Environmental Science & Technology
Vol.: 52, 11367-11377
DOI: 10.1021/acs.est.8b02852
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