Novo método economiza energia e ajuda a ferver água com mais eficiência

Uma equipe de engenheiros do Massachussets Institute of Technology (MIT) descobriu recentemente uma técnica para ferver água de maneira mais rápida, assim, economizando energia.

A ebulição da água é um fenômeno amplamente utilizado na indústria, seja nas usinas elétricas, na produção de compostos químicos ou nos sistemas de refrigeração de sistemas eletrônicos, então sempre existiu um grande estímulo para tornar este processo mais eficiente.

Há dois parâmetros-chave que descrevem o processo de ferver água: o fluxo de calor crítico e o coeficiente de transferência de calor. Geralmente, eles são indiretamente proporcionais, o que significa que, quando o valor de um aumenta, o do outro diminui.

“Ambos os parâmetros são importantes”, diz Song, “mas aprimorar os dois parâmetros juntos é meio complicado porque eles têm compensações intrínsecas”. Ele conta que funciona assim “porque se tivermos muitas bolhas na superfície de ebulição, isso significa que a fervura é muito eficiente, mas se tivermos muitas bolhas na superfície, elas podem formar um filme de vapor sobre a superfície em ebulição.” Essa camada apresenta resistência à transferência de calor da superfície quente para a água. “Se tivermos vapor entre a superfície e a água, isso impede a eficiência da transferência de calor e reduz o valor do coeficiente de transferência de calor”, diz ele.

“Rabiscos” na água

Tendo isso em mente, os autores de um artigo publicado na revista Advanced Materials descobriram que a combinação de texturas diferentes adicionadas à superfície da água pode contribuir para a melhoria das duas propriedades ao mesmo tempo.

Ao adicionar uma série de cavidades em microescala à superfície de uma amostra de H2O, os engenheiros conseguiram controlar a forma como as bolhas se formavam nessa superfície, mantendo-as presas às cavidades ​​e impedindo que se espalhassem em um filme resistente ao calor. Eles realizaram uma série de “riscos” de 10 micrômetros de largura separados por cerca de 2 milímetros para evitar a formação da camada resistente ao calor.

Contudo, essa separação reduz a concentração de bolhas na superfície, o que pode reduzir a eficiência de ebulição. Para compensar essa desvantagem, a equipe introduziu um tratamento de superfície adicional, criando pequenas saliências e sulcos em uma escala menor ainda, a nanométrica. Isso aumenta a área da superfície e promove a taxa de evaporação sob as bolhas.

Embora não seja algo que possa ser aplicado no ato cotidiano de ferver água em nossas casas, devido às complexidades técnicas do processo, essa descoberta pode acabar trazendo muito progresso à indústria e impactar positivamente a vida – e a carteira – dos consumidores.