Energia solar térmica para fins de dessalinização: pesquisa e desenvolvimento de destiladores solares aplicáveis ao semiárido brasileiro

dc.contributor.advisorMoriyama, André Luís Lopes
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7611-2074pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5552878900145656pt_BR
dc.contributor.authorLeite, Wildson Ursulino
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9758747023052656pt_BR
dc.contributor.referees1Pereira, André Anderson Costa
dc.contributor.referees2Araújo, Camila Pacelly Brandão de
dc.contributor.referees3Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra
dc.contributor.referees4Gomes, Mayara Feliciano
dc.contributor.referees5Melo, Raffael Andrade Costa de
dc.date.accessioned2024-09-17T20:19:23Z
dc.date.available2024-09-17T20:19:23Z
dc.date.issued2024-05-20
dc.description.abstractIn this study, a solar distiller model was developed and tested to meet the demand for desalinated water for human consumption in the Brazilian semi-arid region. The project involved analyzing mathematical models of solar incidence in the real environment and optimizing the design of the distillers to enhance radiation capture. A preliminary computational study was conducted to determine the most suitable geometry for local test conditions. To make the solar desalinator a viable technology for decentralized communities in the semi-arid region, the project prioritized system simplicity and the careful selection of construction materials that are economically accessible, chemically safe, and environmentally responsible. The proposed construction methodology aims for scalability of the distillers, utilizing a modular platform with precast lightweight expanded polystyrene concrete parts to provide adequate strength and thermal insulation. Tests using black paint as a photocollector demonstrated an accumulated distilled water production of 4.38 kg/m²/day, exceeding the reference system production by 72.1%. With only 4% commercial activated carbon as a photocollector, production reached 3.35 kg/m²/day, representing a 74.4% increase compared to the reference system. The average salt removal was approximately 99.4%. Another advantageous feature of the developed desalinator is its capability for semi-batch operation without affecting distilled water production, significantly reducing costs associated with process control systems. Due to its unique characteristics, the modular solar desalinator shows potential to become a socially relevant alternative, effective in mitigating the impacts of drought in the Brazilian semi-arid region.pt_BR
dc.description.resumoNeste estudo, foi desenvolvido e testado um modelo de destilador solar para atender à demanda de água dessalinizada para consumo humano no semiárido brasileiro. O projeto incluiu a análise de modelos matemáticos de incidência solar no ambiente real e a otimização do desenho dos destiladores para aumentar a captação de radiação. Foi realizado um estudo computacional preliminar para determinar a geometria mais adequada às condições locais de teste. Com o objetivo de tornar o dessalinizador solar uma tecnologia viável para comunidades descentralizadas no semiárido, o projeto priorizou a simplicidade do sistema e a seleção cuidadosa de materiais de construção acessíveis economicamente, seguros quimicamente e ambientalmente responsáveis. A metodologia construtiva proposta visa a escalabilidade dos destiladores, utilizando uma plataforma modular com peças pré-moldadas de concreto leve de poliestireno expandido para proporcionar resistência e isolamento térmico adequados. Os testes realizados usando tinta preta como elemento fotocoletor demonstraram uma produção acumulada de destilado de 4,38 kg/m²/dia, superando em 72,1% a produção do sistema de referência. Com apenas 4% de carvão ativado comercial como elemento fotocoletor, a produção alcançou 3,35 kg/m²/dia, o que representa um aumento de 74,4% em relação ao sistema de referência. A remoção média de sais foi de aproximadamente 99,4%. Outra característica vantajosa do dessalinizador desenvolvido é a capacidade de operação semibatelada sem afetar a produção de destilado, o que contribui significativamente para reduzir os custos com sistemas de controle de processo. Devido às suas características únicas, o dessalinizador solar modular demonstra potencial para se tornar uma alternativa socialmente relevante, eficaz na mitigação dos impactos da seca no semiárido brasileiro.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationLEITE, Wildson Ursulino. Energia solar térmica para fins de dessalinização: pesquisa e desenvolvimento de destiladores solares aplicáveis ao semiárido brasileiro. Orientador: Dr. André Luís Lopes Moriyama. 2024. 178f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60182
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectDessalinização solarpt_BR
dc.subjectÁgua docept_BR
dc.subjectEnergias renováveispt_BR
dc.subjectProcessos de separaçãopt_BR
dc.subjectSemiárido brasileiropt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleEnergia solar térmica para fins de dessalinização: pesquisa e desenvolvimento de destiladores solares aplicáveis ao semiárido brasileiropt_BR
dc.title.alternativeSolar thermal energy for desalination purposes: research and development of solar distillers applicable to the brazilian semi-arid regionpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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