Na primeira avaliação da evaporação como fonte de energia renovável, pesquisadores da Universidade de Columbia acham que os lagos e os reservatórios dos EUA poderiam gerar 325 gigawatts de energia, quase 70 por cento do que os Estados Unidos atualmente produzem.
Embora ainda limitado a experimentos no laboratório, o potencial colhido por evaporação poderia, em princípio, ser feito sob demanda, dia ou noite, superando os problemas de intermitência que afetam a energia solar e eólica. Os cálculos dos pesquisadores são delineados na edição de setembro da Nature Communications.
“Temos a tecnologia para aproveitar a energia do vento, da água e do sol, mas a evaporação é tão poderosa quanto”, diz o autor principal do estudo, Ozgur Sahin, um biofísico na Columbia. “Agora podemos colocar um número em seu potencial”.
A evaporação é a maneira da natureza de andar de bicicleta entre a terra e o ar. Sahin já mostrou como este processo básico pode ser explorado para fazer o trabalho. Uma máquina desenvolvida em seu laboratório, o chamado Mecanismo de Evaporação, controla a umidade com um obturador que se abre e fecha, levando os esporos bacterianos a expandir e contrair. As contrações dos esporos são transferidas para um gerador que produz eletricidade. O estudo atual foi projetado para testar a quantidade de energia que este processo poderia teoricamente produzir.
Um dos benefícios da evaporação é que ele só pode ser gerado quando necessário. A energia solar e eólica, pelo contrário, requer baterias para fornecer energia quando o sol não está brilhando e o vento não está soprando. As baterias também são caras e requerem materiais tóxicos para fabricar.
“A evaporação vem com uma bateria natural”, disse o autor principal do estudo, Ahmet-Hamdi Cavusoglu, um estudante de graduação na Columbia. “Você pode torná-lo sua principal fonte de energia e aproveitar a energia solar e o vento quando estiverem disponíveis”.
A tecnologia de evaporação também pode poupar água. No estudo, os pesquisadores estimam que metade da água que se evapora naturalmente de lagos e reservatórios para a atmosfera pode ser salva durante o processo de colheita de energia. Em seu modelo, isso chegou a 25 trilhões de galões por ano, ou cerca de um quinto da água que os americanos consomem.
O sul e oeste dos Estados Unidos tem a maior capacidade de produzir energia gerada por evaporação de lagos e reservatórios, revela um novo estudo em Nature Communications. Crédito: Columbia University
Os estados com populações crescentes e clima mais quente podem aproveitar a capacidade de evaporação para gerar energia e reduzir o desperdício de água, em parte porque a evaporação embala mais energia em condições quentes e secas, dizem os pesquisadores. A Califórnia, o Nevada e o Arizona, propensos a seca, poderiam beneficiar a maioria.
Os pesquisadores simplificaram seu modelo de várias maneiras para testar o potencial da evaporação. Eles limitaram seus cálculos para os Estados Unidos, onde os dados da estação meteorológica são facilmente acessíveis e excluíram locais privilegiados, como terras agrícolas, rios, grandes lagos e litorais, para limitar os erros associados à modelagem de interações mais complexas. Eles também fizeram com que a tecnologia para colher energia da evaporação de forma eficiente seja totalmente desenvolvida.
Klaus Lackner, físico da Universidade Estadual do Arizona, que não estava envolvido no estudo, expressou apoio para as descobertas da equipe. Lackner está desenvolvendo árvores artificiais que extraem dióxido de carbono do ar, em parte, aproveitando o poder da evaporação.
“A evaporação tem o potencial de fazer muito trabalho”, disse ele. “É bom ver que ciclos de secagem e molhagem também podem ser usados para coletar energia mecânica”.
Os pesquisadores estão trabalhando para melhorar a eficiência energética de seus materiais esporos e esperam eventualmente testar seu conceito em um lago, reservatório ou mesmo em uma estufa, onde a tecnologia poderia ser usada para simultaneamente fazer energia e limitar a perda de água.
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