Constroem um extrator de água atmosférica que fornece água doce de forma mais rápida e eficiente
Um coletor de água do ar movido a energia solar desenvolvido por investigadores da KAUST pode extrair água fresca a um ritmo de 2 a 3 mm por dia durante os meses de verão.
A escassez de água doce é um problema crescente para a Humanidade e a disponibilidade atual não é suficiente para satisfazer a procura mundial de água potável. Estima-se que a falta deste recurso hídrico afete cerca de 2,8 mil milhões de pessoas durante pelo menos um mês por ano.
Neste contexto, as tecnologias de captação de água são uma alternativa prometedora. Estas aproveitam a humidade presente no ar atmosférico e condensam-na para produzir água potável. No entanto, estes processos são geralmente muito lentos e requerem o fornecimento de energia, geralmente elétrica.
Agora, engenheiros e cientistas da Arábia Saudita e da China criaram um sistema que utiliza a energia solar para extrair do ar até 3 litros de água por metro quadrado por dia, de forma puramente passiva, sem necessidade de manutenção ou de operadores humanos. O estudo foi publicado na revista Nature Communications.
“A escassez de água é um dos maiores desafios com que o mundo se defronta, o que é particularmente importante nas regiões do Médio Oriente. Dependendo das condições locais, é necessário identificar todas as fontes de água possíveis para obter água fresca para o nosso uso quotidiano”, explica Qiaoqiang Gan, da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah (KAUST).
Uma solução inovadora
Os sistemas de extração de água atmosférica por energia solar (SAWE) captam o vapor de água do ar e libertam-no quando o material absorvente está saturado e exposto ao sol. Embora sejam mais avançados do que as tecnologias passivas, como a recolha de névoa ou de orvalho, têm limitações.
Mas a sua baixa eficiência deve-se ao facto de apenas permitirem um ciclo de absorção e libertação por dia, o que reduz a quantidade de água obtida. Além disso, a sua adoção é limitada pelo elevado custo dos nanomateriais, pelos desafios de aumentar a escala dos protótipos e pela complexidade dos sistemas, que são frequentemente frágeis ou exigem muita manutenção.
Para conceber um sistema passivo, eficiente e de baixa manutenção, a equipa desenvolveu uma estrutura com microcanais verticais, denominados pontes de transporte de massa. Estes tubos, situados num recipiente, contêm uma solução salina líquida, neste caso cloreto de lítio, que atua como absorvente. Em função da temperatura, a zona exposta ao ambiente capta a água do ar e armazena-a. Quando recebe a luz solar, o absorvente converte a luz em calor, gerando vapor de água na região de maior temperatura.
O vapor de água condensa-se nas paredes da câmara, gerando água fresca que é captada num recipiente e continuamente transferida para a zona de alta temperatura. Ao mesmo tempo, o líquido concentrado na zona de temperatura mais elevada regressa à zona de temperatura ambiente por difusão e convecção, assegurando uma captação constante de vapor enquanto houver luz solar.
A equipa utilizou um absorvedor solar constituído por nanotubos de carbono oxidado sobre uma membrana de fibra de vidro. Estes nanotubos, graças à sua cor preta e às suas microestruturas de captação de luz, absorveram 96% da radiação solar quando molhados.
Passou no teste
Em testes de oito dias, com ciclos de oito horas de luz e 16 horas de escuridão, verificaram que o aumento da humidade relativa de 60 para 90% aumentava a produção de água de 0,04 para 0,65 kg por metro quadrado por hora.
Como teste de campo real na Arábia Saudita, a área de evaporação foi aumentada para 13,5 cm por 24 cm, 36 vezes maior do que o protótipo. Esta configuração produziu 2,9 mm por dia, variando de acordo com a energia solar recebida e a humidade relativa.
Isto é quatro vezes mais do que um projeto de água atmosférica de 2021 e 27 vezes mais do que um SAWE de 2017.
Num teste realizado na Papua Nova Guiné, este valor aumentou para 4,6 litros por metro quadrado por dia. “É notável que a água colhida tenha sido usada com sucesso para irrigação fora da rede de Brassica rapa (couve chinesa)”, disse o coautor Qiaoqiang Gan, da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah, na Arábia Saudita, “demonstrando o potencial para a horticultura sem manutenção em áreas sem acesso a fontes de água líquida”.
Referência da notícia:
Yang, K., Pan, T., Ferhat, N. et al. A solar-driven atmospheric water extractor for off-grid freshwater generation and irrigation. Nat Commun 15, 6260 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50715-0