Avaliação de um sistema de dessalinização por adsorção e energia solar para a região semiárida brasileira

Abstract

Este estudo avalia a viabilidade técnica da aplicação de um sistema híbrido de dessalinização de água salobra baseado no processo de adsorção, ativado por energia térmica solar, operando sob as condições climáticas da região semiárida brasileira. O sistema de dessalinização com o aproveitamento do efeito de refrigeração (ADS) é composto por dois reatores adsortivos, carregados com o material adsorvente sílica gel tipo Fuji RD 260, evaporador e condensador e sistema de aquecimento termossolar a partir de coletores solares planos. Para o sistema ADS foi construído um modelo matemático representativo composto por dois subsistemas, o adsortivo e o termossolar. O modelo numérico agrupado foi implementado na plataforma MATLAB e simulado com os parâmetros operacionais e dimensionais de sistemas já validados na bibliografia. A abordagem do modelo proposto leva em consideração as variações das condições climáticas, como a temperatura ambiente e os índices de irradiância global horizontal, dados obtidos pelo INMET a partir da estação meteorológica automática A313 situada na cidade de Campina Grande–PB. Os dados tratados foram utilizados para a definição de um ano e um dia característico utilizados na simulação. A influência da variabilidade dos índices de salinidade das fontes de alimentação na performance de um sistema ADS também foi avaliado como parte deste estudo. A cinética adsortiva do material adsorvente foi avaliada para a determinação do tempo de ciclo de 3600 s utilizado na simulação. Os resultados da simulação indicaram um SWP (produção específica diária de água) variando de 0 a 7,4 kg/kg, totalizando uma produção de 6,26 kg/kg (SDWP) para um dia característico. Além disso, a avaliação do efeito de resfriamento sob diferentes temperaturas ambientes destacou um intervalo de 40 a 290 W/kg para a potência específica de resfriamento (SCP), com temperaturas chegando abaixo de 10 °C durante os ciclos com um COP médio de 0,46. A maioria das fontes de água subterrâneas da região do semiárido apresenta índices de salinidade variando de 1500 a 10.000 ppm, o modelo proposto apresentou pouca sensibilidade para variações nos índices de desempenho para esta faixa. Esses resultados estão alinhados com estudos teóricos e experimentais similares documentados na literatura, destacando o potencial promissor dessa tecnologia como uma alternativa técnica viável aos processos convencionais de osmose reversa para comunidades remotas na região semiárida do Nordeste brasileiro.