Muitas vezes referimo-nos a ele como o “planeta azul”, mas há milhões de pessoas na Terra para quem a água potável é um bem de luxo. A ONU estima que 2,2 mil milhões de pessoas não têm acesso a um abastecimento fiável e 3,5 milhões perdem a vida todos os anos devido a doenças relacionadas com a falta de uma fonte de água potável. Os números são suficientemente convincentes para que o fornecimento de água potável se tenha tornado um dos objectivos de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas e cientistas de todo o mundo procuram novas estratégias para encher copos e tanques, especialmente nos países mais atingidos pelas secas.
Na China existe um grupo de investigadores dedicados a esta tarefa que encontrou uma solução promissora, tanto pelos seus resultados como pela sua abordagem sustentável: uma invenção que permite extrair água do ar com energia solar.
Capturar água do ar. Pode parecer extravagante, mas capturar água diretamente do ar que nos rodeia é o que propõem os pesquisadores da Universidade Jiao Tong de Xangai. Sua atenção está voltada para a chamada “água atmosférica”, aquela que se incorpora à atmosfera durante o ciclo da água, se move com o vento e se diferencia claramente do líquido na superfície ou no subsolo do planeta. O USGS estima que represente 0,001% de toda a água e 0,04% do líquido doce e lembra que, embora as nuvens sejam a sua manifestação mais visível, até o ar contém partículas imperceptíveis aos olhos.
O recurso, claro, é atrativo o suficiente para já despertar o interesse de outros pesquisadores ao longo dos anos. Em 2021 falámos convosco, por exemplo, sobre a invenção de um engenheiro galego para extrair água do ar e há alguns meses sobre iniciativas que procuram aproveitar o valioso recurso para enfrentar as secas que começam a tornar-se um problema palpável e desafio próximo. O objetivo é sempre o mesmo: captar a água presente no ar e transformá-la num líquido potável, tratado e isento de agentes patogénicos, adequado ao consumo humano.
A proposta da China. O que Ruzhu Wang e os seus colegas da Universidade Jiao Tong de Xangai fizeram foi criar um novo método para aproveitar a água atmosférica, que se destaca tanto pelos seus resultados como pela sua abordagem sustentável. Suas conclusões foram expressas em um estudo publicado em Revisões de Física Aplicada e no qual lembram que embora a captação de ar e água através da adsorção movida a energia solar tenha demonstrado “enorme potencial” para enfrentar as secas, o sistema ainda enfrenta desafios significativos.
“A produtividade da água doce ainda é limitada pela cinética de adsorção lenta, grande calor latente de evaporação da água e eficiência de condensação”, explica a equipe do professor Wang em seu relatório.
A proposta é baseada em energia solar e hidrogel, “géis porosos superhigroscópicos” compostos por nitreto de titânio, hidroxipropilmetilcelulose e LiCI. Durante os estudos, a equipe de Wang verificou que esses componentes apresentavam alta absorção de água a 25ºC e entre uma ampla faixa de 15 a 90% de umidade relativa. Os resultados, dizem os especialistas, mostram “uma forma confiável” de obter água atmosférica com base na energia solar.
O gel, chave do sistema. Grande parte dos esforços da equipe chinesa se concentrou na obtenção de um gel com alta capacidade higroscópica, capaz de absorver e expelir a umidade do ambiente. “Desenvolvemos com sucesso o THL como um gel poroso superhigroscópico composto de microesferas ocas, que pode extrair rapidamente a umidade do ar seco”, destacam Wang e colegas.
Até agora, os investigadores tinham encontrado dificuldades ao injetar sal em hidrogéis, uma vez que reduzia a sua capacidade de inchar, limitando a sua absorção de água. Cientistas chineses conseguiram avançar nesse caminho e de fato verificaram como, mesmo injetando 5 gramas de sal em 1 g de polímero do gel, o material resultante ainda é capaz de inchar.
Para sintetizar o gel, os cientistas utilizaram derivados vegetais e sais higroscópicos capazes de absorver e reter quantidades significativas de água. Um único quilo de seu gel seco é capaz de absorver 1,18 kg de água em ambientes atmosféricos e 6,4 kg em ambientes úmidos, segundo a AIP Publishing. Além disso, o gel pode ser reparado de forma simples e barata, o que facilita sua expansão.
Da teoria à prática. Para demonstrar o potencial da sua tecnologia, a equipa da Universidade Jiao Tong de Xangai desenvolveu um protótipo com câmaras de dessorção e condensação que também incorporou nesta última parte um turbofan para aumentar a recuperação da água absorvida para mais de 90%.
“Numa demonstração de protótipo ao ar livre, a equipe descobriu que ele liberava água adsorvida mesmo pela manhã ou à tarde, quando o sol estava fraco”, explica a AIP Plublishing antes de esclarecer que o sistema poderia cuidar da adsorção e dessorção simultaneamente durante o dia. . A primeira consiste na atração de moléculas em sua superfície; a segunda, na emissão de fluido adsorvido.
“Esta tecnologia de captação de água atmosférica pode ser usada para aumentar as necessidades diárias de abastecimento, como água potável doméstica, água industrial e água para higiene pessoal, “diz Ruzhu Wang. Além de produzir água, os materiais absorventes podem servir para outra coisa: desempenhar um ” papel importante” na desumidificação ou irrigação de culturas agrícolas.
Imagem de capa: Verônica Alvarado (Unsplash)
Em Xataka: A ideia maia com a qual este investigador quer revolucionar a forma como tratamos a água potável: jardins artificiais