Investigadores criaram um material poroso inovador que usa a energia solar para transformar água salgada em água doce sem usar eletricidade. A seca é um problema grave em todo o mundo, por isso há muito que se procuram soluções. Uma delas é a dessalinização da água do mar através de invenções como uma instalação espanhola que fornece água potável a 15 000 casas e outra que produz 5000 litros por dia.
A estas juntam-se agora uma invenção genial desenvolvida por investigadores da Universidade Politécnica de Hong Kong, que remove o sal da água do mar com a ajuda do sol e se torna «uma solução segura para a produção de água potável», como explica um comunicado de imprensa.
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Em particular, a equipa de investigadores desenvolveu um material esponjoso poroso, semelhante a uma esponja com bolsas de ar microscópicas alongadas, que utiliza a luz solar e um revestimento plástico simples para converter água salgada em água doce.
Material esponjoso
A maior parte da água da Terra está nos oceanos e é muito salgada para beber. Embora existam instalações de dessalinização que podem transformar água do mar em água potável, elas requerem uma grande quantidade de energia.
Como alternativa, os investigadores desenvolveram um material poroso com longas cavidades microscópicas que utiliza o sol para dessalinizar a água do mar. Este processo não é novo e consiste em separar o sal para tornar o líquido potável ou adequado para outros fins.
Atualmente, a tecnologia mais comum de dessalinização da água é a osmose reversa. É um processo realmente simples, no qual a água salgada é passada através de uma membrana artificial sob pressão mecânica para separar o sal e obter água pura.
Isso não se aplica ao novo material, que já passou no primeiro teste ao ar livre, que foi bem-sucedido. Durante o teste com luz solar natural, a invenção produziu água potável, o que representa «um importante passo em frente no caminho para uma dessalinização sustentável e energeticamente eficiente».
Os investigadores explicam no seu estudo, publicado na ACS Energy Letters, que o seu novo material utiliza simplesmente a sua estrutura esponjosa, a luz solar e uma tampa de plástico para converter água salgada em água doce.
Este novo material é feito de uma pasta que contém nanotubos de carbono e nanofibras de celulose, que é aplicada camada por camada por meio de impressão 3D sobre uma superfície congelada, permitindo que cada camada endureça antes da aplicação da seguinte.
O resultado é um material poroso com pequenos orifícios verticais distribuídos uniformemente por toda a estrutura, cada um com cerca de 20 micrómetros de largura, segundo os investigadores.
Ao contrário de outros materiais, como os hidrogéis, este aerogel mantém a sua eficácia de evaporação independentemente do seu tamanho. Durante os testes com pedaços quadrados de 1 a 8 centímetros, os investigadores descobriram que os fragmentos maiores liberavam água por evaporação com a mesma eficácia que os mais pequenos.
Já testado
A equipa de investigadores já realizou um teste ao ar livre. Durante o teste, colocaram o material num copo com água do mar e cobriram-no com uma tampa de plástico transparente e curvada. A radiação solar aqueceu a superfície do aerogel, evaporando apenas a água, mas não o sal.
Assim, o vapor de água acumulou-se na tampa de plástico na forma de líquido, deslocando a água pura para as bordas, de onde escorreu para um funil e para um recipiente sob o copo.
Após seis horas ao sol, o sistema produziu cerca de três colheres de sopa de água potável, aproximadamente 45 mililitros. «O nosso aerogel permite realizar a dessalinização em grande escala, em qualquer tamanho», afirma um dos investigadores, Si Shen.
Um material «que oferece uma solução simples e escalável para a dessalinização da água sem utilizar energia para produzir água potável». Esta invenção oferece uma série de vantagens importantes em comparação com outras soluções.
Por exemplo, não requer eletricidade, uma vez que todo o processo é passivo e requer apenas luz solar, além de ser escalável, pois o rendimento não diminui com o aumento das dimensões. Além disso, tem baixo custo de produção, é portátil e fácil de instalar.
Isto torna-o um material ideal para áreas remotas ou áridas, bem como para comunidades costeiras ou regiões áridas, onde a infraestrutura elétrica é limitada. Além disso, ao funcionar sem eletricidade, também reduz as emissões de carbono e a dependência de fontes de energia fósseis.
No entanto, esta não é a primeira vez que os cientistas criam materiais porosos que utilizam a luz solar como fonte de energia sustentável para purificar ou dessalinizar a água. Anteriormente, eles testaram um hidrogel inspirado numa esponja vegetal.
No entanto, enquanto os hidrogéis são macios e cheios de líquido, os aerogéis são mais rígidos e contêm poros sólidos que podem transportar água líquida ou vapor de água; e os cientistas conseguiram desenvolver um que mantém a sua eficácia em diferentes tamanhos.