Um inverno de neve excepcionalmente escassa reviveu os problemas de água da Califórnia. O Snowpack normalmente fornece grande parte de sua água ao estado durante a primavera e o verão, mas este ano a neve é ​​escassa, estimulando o governador Jerry Brown a instaurar medidas permanentes de conservação. Graças às mudanças climáticas, o problema só vai piorar, deixando as autoridades preocupadas com o futuro da água no Golden State.

Huntington Beach, uma cidade litorânea do sul da Califórnia, está adotando uma visão de longo prazo, investindo em uma nova usina de dessalinização que transformará a água do mar em um H20 limpo e potável. Enquanto os apoiadores da usina dizem que é necessário se proteger contra o agravamento da escassez de água, os críticos dizem que a usina é um desperdício de dinheiro dos contribuintes, instando as autoridades a administrar a água com mais eficiência. À medida que as temperaturas aumentam e as secas pioram, é provável que esse conflito ocorra em mais e mais cidades costeiras.

O ponto central dessa luta é o fato de as usinas de dessalinização exigirem uma quantidade enorme de energia, tornando-as extremamente caras para operar. E, se essa energia vier da queima de combustíveis fósseis, apenas piorará as mudanças climáticas. O Departamento de Energia (DOE) está tentando resolver os dois problemas, financiando pesquisas destinadas a reduzir drasticamente o custo do uso da energia solar para tirar o sal da água do mar.

garrafa stanley

A maioria das usinas de dessalinização, incluindo a que está em construção em Huntington Beach, conduz a água do mar através de uma membrana que filtra o sal, um processo conhecido como osmose reversa que utiliza muita energia, o que a torna bastante cara. Avi Shultz, gerente de programa interino do Departamento de Tecnologias de Energia Solar do Departamento de Energia, explicou que, embora a osmose reversa seja o estado da arte em dessalinização, “ainda não é sua primeira escolha para gerar água doce, porque é cara”. a osmose produz água doce a um custo de cerca de US $ 1,50 por metro cúbico, “o que é realmente um pouco caro demais para ser amplamente utilizado”, disse ele. Nos Estados Unidos, o custo da água é em média de pouco mais de US $ 0,50 por metro cúbico, embora varie de um lugar para outro.

Outro método de dessalinização é a destilação térmica. Ferva a água do mar, coloque na garrafa stanley e o vapor condensa como água doce, deixando para trás sal e outros minerais. Infelizmente, essa abordagem é ainda mais cara que a osmose reversa. Seria necessária uma quantidade enorme de energia para ferver água suficiente para abastecer uma cidade, então, por enquanto, não há usinas de dessalinização térmica em nenhum lugar dos Estados Unidos, disse Shultz.

Se os cientistas puderem desenvolver uma fonte barata de calor, isso tornaria a dessalinização térmica mais barata que a osmose reversa e possivelmente tão barata quanto a água de um poço ou reservatório. Com esse objetivo em mente, o Departamento de Energia está investindo US $ 21 milhões em 14 projetos destinados a reduzir o custo do uso de energia solar para alimentar a dessalinização térmica.

Normalmente, quando pensamos em energia solar, pensamos em energia solar fotovoltaica – os painéis pretos adornando telhados, calculadoras e relógios de pulso que usam a luz solar para gerar eletricidade. Essa iniciativa se concentra na energia solar térmica, que usa a luz solar para gerar calor, que pode ser usada para ferver a água. As usinas de dessalinização térmica solar têm várias vantagens – elas não precisam de combustível, não geram poluição do ar e não precisam estar conectadas à rede elétrica.

garrafa stanley

Dessalinização térmica solar não é uma idéia particularmente nova ou notável. Qualquer aluno da quinta série pode purificar a água do mar com a luz do sol usando peças encontradas ao redor da casa. As pessoas fazem isso há séculos. A diferença é que agora os especialistas querem fazer isso de forma barata e em escala. Em uma usina de dessalinização térmica solar em larga escala, os espelhos parabólicos refletem a luz do sol em um tubo cheio de sal fundido ou outro fluido. O sal fundido absorve o calor da luz solar e o transfere para a parte inferior da câmara de ebulição, que é usada para destilar a água do mar.

O Departamento de Energia está tentando reduzir o custo da dessalinização solar térmica, financiando projetos que tornarão cada parte do processo mais barata. Para fazer isso, primeiro eles analisaram iniciativas que reduziriam a energia necessária. Shultz apontou para um projeto na Universidade de Dakota do Norte com o objetivo de purificar água salgada de poços de petróleo e gás. “Se você realmente toma água com muito sal dissolvido, aquece e pressuriza, é possível fazer com que a água entre no que é chamado de estado supercrítico. Este é um estado de matéria que é um pouco como um gás, um pouco como um líquido “, disse Shultz. Quando a água se torna supercrítica, ele explicou: “todo o sal cai diretamente nela”. Aumentar a pressão significa que você não precisa gerar tanto calor para se livrar do sal.

Segundo, o Departamento de Energia financiou projetos para reduzir o custo de coleta e armazenamento de calor do sol. A startup californiana Sunvapor, por exemplo, está desenvolvendo um material que pode armazenar calor coletado de espelhos parabólicos. “Se você tem um tanque de armazenamento grande o suficiente, pode ter energia solar 24 horas por dia”, disse Shultz. Sunvapor trabalhando com a Horizon Nut para testar o material, usando o calor armazenado para secar e assar pistácios.

Terceiro, o Departamento de Energia está financiando pesquisas para fazer com que todo o sistema funcione melhor. Shultz apontou para um projeto apoiado pelo DOE no Laboratório de Energia Natural da Autoridade do Havaí que utiliza energia térmica solar e osmose, neste caso osmose direta. A água salgada fica em um lado da membrana e uma solução de “empate” fica no outro. As moléculas de água cruzam do lado da água salgada para o lado da solução de extração. O aquecimento da solução de extração agora diluída, disse Shultz, “espontaneamente faz com que a impureza que você colocou especificamente na solução de extração se separe da água doce”. De onde vem esse calor? O sol.

garrafa stanley

Finalmente, o Departamento de Energia está financiando pesquisas para descobrir onde a dessalinização solar térmica pode funcionar. Uma equipe da Universidade de Columbia está desenvolvendo um software que determinará quais tecnologias de dessalinização solar térmica funcionarão melhor em quais localidades. Quanta luz solar uma cidade em particular recebe? Quão salgada é a água? O software estará disponível ao público.

O objetivo de todo o esforço é reduzir o custo da dessalinização para cerca de US $ 0,50 por metro cúbico, muito menos do que o preço de US $ 1,50 por metro cúbico, típico das plantas de osmose reversa. Shultz disse que, embora a osmose reversa seja atualmente a opção mais barata, a dessalinização solar térmica tem uma chance muito maior de atingir a meta de US $ 0,50 por metro cúbico, quando pode competir com a água de fontes convencionais. Shultz explicou que reduzir o custo da osmose reversa significa encontrar uma fonte de eletricidade significativamente mais barata. Seria mais fácil melhorar a dessalinização solar térmica, que utiliza o calor fornecido gratuitamente pelo sol.

Notavelmente, os altos custos não são a única barreira à implantação generalizada de plantas de dessalinização. Outro é o impacto ambiental. As usinas de dessalinização à beira-mar ingerem ovos, plâncton e outras pequenas criaturas marinhas em seus tubos de entrada e expelem água salgada extra salgada de volta ao oceano, causando estragos na vida marinha local. Os opositores da usina de dessalinização de Huntington Beach citaram repetidamente esses riscos.

Algum dia em breve, no entanto, a dessalinização poderá ser necessária para fornecer água doce a regiões áridas. Israel já extrai mais da metade de sua água de usinas de dessalinização. Diante de uma crise hídrica em andamento, a Cidade do Cabo, na África do Sul, adotou a dessalinização. Agora, a Califórnia está fazendo o mesmo. Necessidade de ser a mãe da invenção, o Departamento de Energia está tentando tornar a dessalinização mais barata e limpa. A tecnologia solar térmica de última geração pode ser um divisor de águas.