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Emissor seletivo pode facilitar aproveitamento de água do orvalho

por Kamila Jessie | 30/10/2019

Bastante pesquisa vem sendo conduzida no sentido de suprir água para regiões de escassez, usando diversas fontes, dentre as quais o orvalho. O problema é que a maioria das técnicas acaba sendo difícil de implementar em locais com poucos recursos ou comunidades isoladas, que são aquelas que, em geral, demandam esse tipo de intervenção de engenharia humanitária. Abordagens tradicionais, como destilação, osmose reversa e reuso de esgoto tratado, consomem energia e são caras. Outra opção é o uso de técnicas passivas que dependem de energia solar, mas estas requerem materiais mais tecnológicos e concentradores solares, que são volumosos e caros.

Condensadores de água instalados em Marrocos para captar orvalho.
Imagem: africa.com

Gota a gota colocada no cálculo:

Há, contudo, outro método que tem o potencial de alterar
esse cálculo deprimente: o aproveitamento do orvalho. O processo envolve o ar
de resfriamento para que o vapor de água que se condense e possa ser coletado. Mas
quanta água pode ser “produzida” dessa maneira? E qual é a melhor maneira de juntar
toda essa água do ar?

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A novidade é que os limites fundamentais dessa tecnologia
foram finalmente calculados e descritos em um trabalho acadêmico. A equipe de
pesquisadores expôs como simples mudanças nas técnicas convencionais poderiam
melhorar significativamente o rendimento dos sistemas de aproveitamento de água
do orvalho.

Como é realizada a coleta de água do orvalho:

Vamos do início: Coletores passivos de orvalho consistem em uma espécie de condensador, que nada mais é do que uma superfície, tal como uma folha, fina e plana de material que irradia calor no céu noturno. Sim, os coletores de orvalho funcionam à noite. Vale ressaltar que é isolado do chão para que não absorva calor por baixo e há várias configurações instaladas por aí.

Condensador para coleta de orvalho.
Imagem: inhabitat.com

À medida que
o condensador irradia energia à noite, sua temperatura cai, resfriando o ar
imediatamente adjacente a ele. Se a temperatura do ar cair abaixo do ponto de
orvalho (a temperatura na qual o ar está saturado com vapor de água), o vapor
se condensará e daí vêm as gotas de água.

Obviamente, a
eficiência desse processo é sensível a uma ampla gama de fatores,
particularmente a temperatura ambiente do ar, sua umidade relativa e a taxa na
qual o condensador pode irradiar calor. Esta última vem sendo considerada para
um corpo preto perfeitamente radiante, mas não explica adequadamente como
materiais reais emitem calor ou como a atmosfera transmite alguns comprimentos
de onda com mais eficiência do que outros.

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Coleta de
orvalho por emissor seletivo:

Dessa forma,
o grupo de pesquisa incluiu esses fatores pela primeira vez. Isso permitiu que
eles avaliassem o desempenho de diferentes materiais. No trabalho, salientam
que os comprimentos de onda nos quais a atmosfera da Terra é mais transparente
são bem conhecidos e, portanto, faz mais sentido usar um condensador que emite
nessas frequências, em vez de um que emite em todos os comprimentos de onda.

O time chamou
esse condensador de emissor seletivo e o comparou com o desempenho de um
emissor preto. O emissor seletivo, com as características de emissão de energia
necessárias, consistiu de finas camadas de três materiais diferentes em uma
base de alumínio.

Os resultados
foram atraentes. O time afirmou que combinar a emissividade do condensador com
as características transmissivas da atmosfera possibilita melhorias
significativas. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 20 °C com uma
umidade relativa de 40%, um emissor preto não pode coletar água de forma
alguma. Por outro lado, o emissor seletivo poderia coletar o orvalho a uma taxa
de 13 g/m²h. Em termos mais claros, essa descoberta mostra a diferença entre
poder colher orvalho à noite em um lugar completamente desértico em comparação a
não ter água.

Aplicações
para o aproveitamento da água do orvalho:

A maior
aplicabilidade desse tipo de tecnologia está voltada a áreas de escassez de
água potável. Um exemplo são áreas costeiras ou ilhas sem água doce, ou também
desertos e regiões muito áridas.

Outro impacto
relevante desse tipo de design passivo é o baixo custo, permitindo a implementação
dessa tecnologia de forma complementar ao já existente, especialmente em áreas
de baixa renda.

Fonte: Dong et al., 2019.

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Kamila Jessie

Doutoranda e mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo, é formada em Engenharia Ambiental e Sanitária.