A grave escassez de água já afeta muitas regiões ao redor do mundo, e espera-se que fiquem muito piores à medida que a população cresce e o clima aquece. Hoje, cerca de dois terços da população mundial está enfrentando escassez de água, ainda que ela esteja presente em abundância no ar ao nosso redor – estimativas indicam que há cerca de 13.000 trilhões de litros de água na forma de umidade na atmosfera terrestre. Mas uma nova tecnologia desenvolvida por cientistas do MIT e da Universidade da Califórnia em Berkeley poderia fornecer uma nova maneira de obter água limpa e fresca em quase qualquer lugar da Terra, extraindo água diretamente da umidade no ar mesmo nos locais mais secos. 

Existem tecnologias para extrair água de ar muito úmido, tais como sistemas de “colheita de nevoeiro” que foram implantados em vários locais costeiros. E há maneiras muito caras de remover a umidade do ar mais seco. Mas o novo método é o primeiro que tem potencial para uso generalizado em praticamente qualquer local, independentemente dos níveis de umidade, dizem os pesquisadores. Eles desenvolveram um sistema completamente passivo que é baseado em um material espuma-como que atrai a umidade em seus poros e é alimentado inteiramente pelo calor solar.

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As descobertas são relatadas na revista Science por uma equipe MIT-Berkeley. A colheita de nevoeiro, que está sendo usada em muitos países, incluindo o Chile e Marrocos, exige ar muito úmido, com uma umidade relativa de 100%, explica Gail E. Kendall, professor no MIT. Mas tal ar saturado de água é apenas comum em regiões muito limitadas. Um outro método de obtenção de água em regiões secas é chamado de colheita de orvalho, em que uma superfície é resfriada de modo que a água se condensará sobre ela, como faz no exterior de um copo frio em um dia quente de verão, mas “é extremamente intensivo em energia” para manter a superfície fria, diz ela, e mesmo assim o método pode não funcionar em uma região com umidade relativa inferior a cerca de 50 por cento. O novo sistema não tem essas limitações.

Para um ar mais seco do que aquele, que é comum em regiões áridas ao redor do mundo, nenhuma tecnologia anterior forneceu uma maneira prática de conseguir água. “Há áreas desérticas em todo o mundo com cerca de 20 por cento de umidade”, onde a água potável é uma necessidade urgente “, mas não há realmente uma tecnologia disponível que poderia preencher” essa necessidade “, diz Wang. O novo sistema, por outro lado, é “completamente passivo – tudo o que você precisa é luz solar”, sem necessidade de uma fonte de energia externa e sem partes móveis.

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Em um período de 12 horas, o aparelho produz 2,8 litros de água para cada quilograma do material coletor.

Na verdade, o sistema nem sequer requer luz solar – tudo o que precisa é de alguma fonte de calor, que poderia até ser um fogo de lenha. “Há muitos lugares onde há biomassa disponível para queimar e onde a água é escassa”, diz Rao. A chave para o novo sistema reside no próprio material poroso, que faz parte de uma família de compostos conhecidos como MOF, sigla em inglês para estrutura metal-orgânica. Inventado por Yaghi há duas décadas, estes compostos formam uma espécie de configuração tipo esponja com grandes áreas de superfície internas. Ajustando a composição química exata da MOF estas superfícies podem ser hidrofílicas ou higroscópicas. A equipe descobriu que quando este material é colocado entre uma superfície superior que é pintada de preto para absorver o calor solar e uma superfície inferior que é mantida à mesma temperatura que o ar exterior, a água é liberada dos poros como vapor e é naturalmente conduzida pela diferença de temperatura e concentração para escorrer como líquido e ser recolhida na superfície inferior mais fria.

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Materiais cristalinos semelhantes a estes podem agora colher vapor de água do ar.

Os testes mostraram que um quilograma (pouco mais de dois quilos) do material poderia coletar cerca de três litros de água fresca por dia, o suficiente para fornecer água potável para uma pessoa, a partir de ar muito seco com uma umidade de apenas 20 por cento. Tais sistemas exigiriam somente a atenção algumas vezes um o dia para coletar a água, para abrir o dispositivo deixar o ar fresco, e para começar o ciclo seguinte. O que é mais, MOFs pode ser feita pela combinação de muitos metais diferentes com qualquer uma das centenas de compostos orgânicos, produzindo uma variedade praticamente ilimitada de composições diferentes, que pode ser “afinado” para atender a uma necessidade particular. Até agora mais de 20.000 variedades de MOFs foram feitas. “Ao projetar cuidadosamente este material, podemos ter propriedades de superfície que podem absorver a água com muito eficiência em 50 por cento de umidade, mas com um design diferente, ele pode trabalhar em 30 por cento”, diz Kim. “Ao selecionar os materiais certos, podemos torná-lo adequado para diferentes condições. Eventualmente, podemos colher água de todo o espectro “das concentrações de água, diz ele.

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O segredo da captação passiva de água está no MOF: as esferas amarelas representam os espaços que são preenchidos com a água presente no ar atmosférico. [Imagem: UC Berkeley and Berkeley Lab]

Yaghi, que é o diretor fundador do Berkeley Global Science Institute, diz: “Uma visão para o futuro é ter água fora da rede, onde você tem um dispositivo em casa executando em ambiente solar para a entrega de água que satisfaz as necessidades de uma casa . … Para mim, isso será possível graças a essa experiência. Eu chamo isso de água personalizada. ” Enquanto essas experiências iniciais provaram que o conceito pode funcionar, a equipe diz que há mais trabalho a ser feito no refinamento do projeto e na busca de variedades ainda mais eficazes de MOFs. A versão atual pode coletar a água até aproximadamente 25 por cento de seu próprio peso, mas com ajuste mais adicional pensam que a proporção poderia ser pelo menos dobrada. “Uau, essa é uma tecnologia incrível”, diz Yang Yang, professor de engenharia da Universidade da Califórnia em Los Angeles, que não estava envolvido neste trabalho. “Terá um impacto científico e técnico tremendo em recursos renováveis e sustentáveis, tais como a água e a energia solar.”

“Tem sido um sonho de longa data” para colher água do ar do deserto, diz Mercouri Kanatzidis, um químico da Northwestern University em Evanston, Illinois, que não estava envolvido com o trabalho. “Esta demonstração é uma prova significativa de conceito.” É também uma prova que Yaghi diz que tem muito espaço para melhorias. Para começar, o zircónio custa US $ 150 o quilo, tornando os dispositivos de colheita de água muito caros para serem amplamente úteis. No entanto, Yaghi diz que seu grupo já teve sucesso inicial na concepção de água-agarrando MOFs que substituem zircônio com alumínio, um metal que é 100 vezes mais barato. Isso poderia tornar os futuros colhedores de água baratos o suficiente não só para abafar a sede de pessoas em regiões áridas, mas talvez até mesmo fornecer água para os agricultores no deserto.

Agora, é torcer para que essa idéia seja difundida cada vez mais para encontrar investidores que queiram revolucionar a forma como encontramos água no mundo!

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Fontes:

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aparelho-retira-agua-potavel-ar-usando-apenas-energia-solar&id=010125170505#.WQ0DAogrLDc

http://news.mit.edu/2017/MOF-device-harvests-fresh-water-from-air-0414

http://www.sciencemag.org/news/2017/04/new-solar-powered-device-can-pull-water-straight-desert-air

http://fortune.com/2017/04/16/drinking-water-technology/

http://money.cnn.com/2017/04/19/technology/future/solar-powered-device-drinking-water/index.html

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