Enquanto olhamos para um futuro no estilo Waterworld, onde nosso acesso à água é cada vez mais raro, é importante descobrir como espremer até a última gota que pudermos, incluindo as gotículas do ar. Em um estudo publicado na quarta-feira (23) na Science Advances, uma equipe de pesquisadores da Universidade ETH Zurich, Suíça, demonstrou um novo jeito de criar água potável a partir do ar úmido.
Existem muitos geradores de água atmosférica poderosos no mercado. Mas eles ainda contam com tecnologias como ventiladores, que precisam de energia externa. Os sistemas passivos de coleta de água, por sua vez, são limitados no tempo: geralmente funcionam apenas à noite, quando a umidade é mais alta, e a água corre o risco de evaporar de volta para a atmosfera ao nascer do sol.
Houve uma onda recente de técnicas que usam bandejas de materiais, como géis, metais, sais e outros compostos para coletar água quando a umidade é mais alta à noite; o material é então aquecido naturalmente pelo sol e libera a água que coletou. A desvantagem dessa técnica, no entanto, é que ela não funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana, e não é automática. A equipe de pesquisadores queria contornar os vários problemas desses sistemas.
“Dissemos, vamos tentar algo que realmente não exija nenhuma energia, então é realmente neutro em termos de energia e apenas limitado por princípios físicos”, disse Iwan Hächler, estudante de doutorado na ETH Zurich e principal autor do estudo. “Nós pensamos, ‘e se mostrarmos que podemos evaporar a água? E se tentarmos condensá-la usando calor radiativo ou energia radiativa?’”, disse Hächler.
O design resultante é aparentemente simples — parece basicamente um cone largo colocado no topo de uma caixa, com um painel de vidro na extremidade estreita. Cada componente aqui desempenha um papel fundamental.
A condensação ocorre quando a água do ar entra em contato com uma superfície que está abaixo da temperatura ambiente. Para garantir que esse processo aconteça, os pesquisadores revestiram a vidraça com polímero e prata, permitindo que ela refletisse a luz do sol e se mantivesse mais fria do que a temperatura ambiente. Na parte inferior do painel há um revestimento especial onde a umidade do ar pode se acumular e cair sem a necessidade de ajuda humana ou mecânica. O cone atua como um escudo de radiação, que impede o superaquecimento do dispositivo e desvia a energia térmica gerada pelo processo de condensação.
“A condensação verdadeira cria uma quantidade enorme de calor, por causa da mudança de fase da água de gasosa para líquida”, esclarece Hächler. “Por isso, projetamos um escudo de radiação, que aumentou o desempenho para nos permitir obter rendimentos maiores”, completa.
O dispositivo funciona muito bem, disse Hächler. Em testes de laboratório, o rendimento máximo que sua equipe foi capaz de obter do dispositivo foi de 50 mililitros por metro quadrado por hora, muito próximo do rendimento máximo teórico que os pesquisadores haviam calculado. Isso significa que o dispositivo é capaz de produzir praticamente cerca de 1,2 litros por metro quadrado por dia, ou cerca de um terço da ingestão diária necessária de uma pessoa. Isso é duas vezes a produção de algumas outras tecnologias passivas, disseram os pesquisadores.
Uma das maiores vantagens desse sistema é que ele é muito fácil e barato de configurar. Hächler disse que o revestimento especial que evita que a água seque não é totalmente necessário para fazer o sistema funcionar, enquanto o revestimento prateado no painel de vidro provavelmente funcionaria tão bem com qualquer superfície super-reflexiva, como giz ou tinta branca.
“Fizemos uma piada que deveríamos fazer uma versão em papelão e alumínio, mas poderíamos”, disse Gabriel Schnoering, um pós-doutorando que estuda termodinâmica na ETH Zurique e outro co-autor do estudo. “Talvez não seja a mesma performance, mas a ideia funciona com vidro, papelão, alumínio.”
As possibilidades de um dispositivo que poderia simplesmente ficar parado e criar água por dias a fio são muito grandes. A crise climática está fazendo com que os lugares secos se tornem ainda mais secos. Em outros locais, as reservas de água subterrânea estão se esgotando a um nível insustentável. Embora o sistema sozinho não pudesse atender às necessidades de uma região como todo o oeste dos Estados Unidos, que atualmente está enfrentando um período de seca que dura décadas, com restrições de água, ele ainda poderia desempenhar um papel em ajudar a resolver a escassez de água lá ou em outras partes do mundo.
Hächler acredita que o sistema pode ser facilmente acoplado à dessalinização (processo que tira o sal da água dos oceanos). O ar próximo à superfície do oceano é bastante úmido, então os sistemas de dessalinização “poderiam simplesmente deixar o dispositivo flutuar” e fazer seu trabalho. E abre possibilidades para pessoas que vivem em áreas mais pobres ou remotas, sem energia estável e que precisam de mais água.
“Você poderia imaginar instalá-lo em um telhado para famílias, e elas poderiam obter um pouco de água potável”, disse ele.