Cientistas usam apenas luz como forma de evaporação da água

Ao investigar por que as taxas de evaporação da água em esponjas eram maiores do que as que poderiam ser explicadas pela quantidade de calor (energia térmica), pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachussets (MIT) fizeram uma descoberta inesperada: a luz pode provocar evaporação diretamente, sem nenhuma participação de fontes de calor.

Embora a evaporação seja um dos processos físicos mais banais do nosso planeta, havia uma intrincada questão que os matemáticos não conseguiam resolver: por que a quantidade de calor que a água absorve durante a evaporação nem sempre é responsável por todo o líquido perdido?

Em um estudo de 2022 realizado na Universidade Jilin, em Changchun na China, cientistas conseguiram atingir uma taxa de evaporação 278% superior ao ponto crítico da água líquida, mas ainda sem uma explicação fora do paradigma térmico. Percebendo que alguma outra força devia ser responsável por esse resultado, os pesquisadores do MIT usaram um fluxo de fótons, sem calor, para evaporar água líquida.  

Condensação branca no vidro à medida que a luz verde evapora o hidrogel.

Para testar o efeito evaporativo, os autores usaram hidrogel, um polímero que funcionou como uma esponja para reter água. Em seguido, submeteram o material a diversas luzes coloridas, protegidas para não transmitir calor, e mediram a perda hídrica. Com isso, propuseram que um "fóton pode separar aglomerados de água das interfaces vapor-água ".

Para testar a hipótese, a equipe aqueceu um hidrogel sem luz, usando eletricidade. Essa quantidade de água que evaporou só com o calor não ultrapassou o limite térmico, mas quando ligaram a luz e o aquecedor, o limite de calor foi superado. O fenômeno foi chamado de “efeito fotomolecular”.

O efeito fotomolecular pode tornar a evaporação da água mais eficiente na dessalinização.

Os pesquisadores trabalham agora em um projeto do Laboratório de Sistemas de Água e Alimentos Abdul Latif Jameel, do próprio MIT, para tornar mais eficientes os atuais sistemas de dessalinização movidos a energia solar . Eles também obtiveram uma bolsa para explorar as implicações do fenômeno na modelagem das mudanças climáticas.

Segundo o primeiro autor, Yaodong Tu, nos processos padrão de dessalinização, há duas etapas: conversão da água em vapor, seguido de condensação do vapor em água doce. Mas, com a aplicação das descobertas da pesquisa, “podemos alcançar alta eficiência no lado da evaporação”, garante o engenheiro mecânico.

Para o autor principal do estudo, professor Gang Chen, há um potencial para se aumentar o limite de água produzida pela dessalinização solar — atualmente 1,5 quilograma por metro quadrado — em até três ou quatro vezes, empregando somente luz no processo. “Isso poderia realmente levar a uma dessalinização barata”, conclui o professor.

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