Notícia

Dispositivo portátil movido a luz solar coleta água do ar

Fonte

Universidade da Califórnia em Berkeley

Data

quarta-feira, 19 julho 2023 19:55

Áreas

Ciência Ambiental. Energia. Engenharia Ambiental. Inovação. Materiais. Mudanças Climáticas. Química. Saúde. Tecnologias.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, projetaram um dispositivo portátil para climas extremos que pode extrair e converter moléculas de água do ar em água potável usando apenas a luz solar ambiente como fonte de energia, como mostrou estudo publicado na revista científica Nature Water.

O coletor de água atmosférica usou um material ultraporoso – conhecido como estrutura metal-orgânica (MOF) – para extrair água repetidamente no local mais quente e seco da América do Norte: o Parque Nacional do Vale da Morte. Os testes mostraram que o dispositivo pode fornecer água limpa em qualquer lugar, resolvendo um problema urgente, já que as mudanças climáticas agravam as condições de seca.

“Quase um terço da população mundial vive em regiões com escassez de água. A ONU projeta no ano de 2050 que quase 5 bilhões de pessoas em nosso planeta experimentarão algum tipo de estresse hídrico durante uma parte significativa do ano”, disse o Dr. Omar Yaghi, professor do Departamento de Química de Berkeley – e inventor dos MOFs – que está liderando o estudo.

Outros tipos de materiais, como hidrogéis, zeólitos ou sais, não podem operar em condições de baixa umidade, com eficiência energética e alta capacidade ao mesmo tempo. Os coletores desenvolvidos com MOFs podem operar nestas condições extremas, tornando-os uma ferramenta excepcionalmente poderosa para lidar com problemas de escassez de água, desde água potável até agricultura. Essa tecnologia também pode ser usada para garantir água pura em regiões onde a água é abundante, mas não limpa.

O estudo ilustrou uma maneira pela qual os MOFs especialmente projetados podem ajudar a sociedade a combater e se adaptar às mudanças climáticas. Especialistas do Instituto Bakar de Materiais Digitais para o Planeta (BIDMaP) de Berkeley estão usando ciência de dados e aprendizado de máquina para acelerar e ampliar o design dessas moléculas, materiais e dispositivos.

“O que estamos fazendo no BIDMaP é criar o que chamo de ‘ciclo de inovação digital’ para conectar a molécula, o material e como o material é configurado e se encaixa no dispositivo, incluindo o design real do dispositivo, sua eficiência e desempenho”, disse o professor Yaghi, que também é diretor e cientista-chefe do BIDMaP. “Todos eles estão conectados e cada parte precisa ser otimizada para obter o melhor desempenho [do dispositivo]”, completou o pesquisador.

Os autores do estudo são Woochul Song, Zhiling Zheng, Ali Alawadhi, além do professor Yaghi. Eles são afiliados ao Departamento de Química de Berkeley, Kavli Energy NanoScience Institute e BIDMaP. Woolchul Song deixou Berkeley este ano para ingressar na Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), na Coreia do Sul.

Captação de água e produtividade

Os pesquisadores de Berkeley testaram o dispositivo em Berkeley, Califórnia, e no Parque Nacional do Vale da Morte, na Califórnia. O MOF extraiu água repetidamente em ambos os locais, apesar das condições de umidade extremamente baixa e temperaturas diárias com considerável amplitude térmica no Vale da Morte.

O dispositivo foi extremamente eficiente na captação de água, liberando como água potável de 85% a 90% da água que capturada como vapor atmosférico. Foram colhidos até 285 gramas de água por quilo de estrutura metal-orgânica em um dia, o equivalente a um copo de água. O MOF pode continuar a operar por muitos ciclos ao longo de vários anos sem ser reabastecido ou modificado. Ao final de sua vida útil, o MOF pode ser desmontado e remontado de forma sustentável.

A equipe de especialistas que desenvolveu o MOF e o dispositivo ficou entusiasmada com o que isso significa para o meio ambiente. Uma das características que o diferencia de outras tecnologias de geração de água limpa é que ele é alimentado inteiramente pela luz solar ambiente e não requer fontes de energia adicionais para funcionar. Isso significa que operá-lo não produz nenhuma emissão de carbono.

Provavelmente haverá mais desenvolvimentos em eficiência, tamanho e escala para este protótipo inicial. O professor Yaghi disse que pode imaginar um dia uma adoção generalizada de coletores de água movidos a MOF domésticos e coletores de água em escala comunitária, com a ajuda da Ciência de Dados e Aprendizado de Máquina. Eles podem estar nas cozinhas ou mesmo ao lado de aparelhos de ar condicionado para abastecer as casas com água limpa para cozinhar e limpar. Algumas empresas já estão trabalhando nisso, segundo o pesquisador.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em Berkeley (em inglês).

Fonte: Rachel Leven, Universidade da Califórnia em Berkeley. Imagem: autores do estudo Ali Alawadhi, Woochul Song e Zhiling Zheng atrás do coletor de água portátil movido a MOF no Parque Nacional do Vale da Morte. Fonte: Dr. Omar Yaghi, Universidade da Califórnia em Berkeley.