Aparelho retira água potável do ar usando apenas energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/05/2017

Em um período de 12 horas, o aparelho produz 2,8 litros de água para cada quilograma do material coletor. [Imagem: Evelyn Wang/MIT]

Tirando água do ar

Este pequeno aparelho é capaz de coletar a umidade do ar e depositá-la em um recipiente na forma de água potável - e usando apenas luz solar.

O dispositivo não requer nenhuma entrada adicional de energia e mostrou-se eficaz mesmo quando os níveis de umidade são semelhantes aos observados nas regiões mais secas do mundo.

Essa tecnologia poderá fazer a diferença, já que dois terços da população mundial está enfrentando escassez de água, ainda que ela esteja presente em abundância no ar ao nosso redor - estimativas indicam que há cerca de 13.000 trilhões de litros de água na forma de umidade na atmosfera terrestre.

Coletor de água

Para capturar a umidade atmosférica, Hyunho Kim e seus colegas da Universidade da Califórnia em Berkeley e do MIT, ambos nos EUA, utilizaram um material extremamente poroso, conhecido como MOF, sigla em inglês para estrutura metal-orgânica.

O material, chamado MOF-801, absorve a umidade do ar em sua própria estrutura. A seguir, o calor solar é usado para liberar a água, que é então armazenada em um condensador.

O aparelho funcionou bem em um cenário natural ao ar livre, no teto do laboratório. Experimentos em uma câmara controlada mostraram que ele é capaz de produzir 2,8 litros de água potável por quilograma de MOF-801 em um período de 12 horas sob luz do dia, com níveis de umidade relativa de apenas 20%.

"Nós não apenas construímos um dispositivo passivo que fica lá coletando água; nós já estabelecemos as bases experimentais e teóricas para que possamos examinar outros MOFs, milhares dos quais poderão ser fabricados, para encontrar materiais ainda melhores. Existe um grande potencial para aumentar a quantidade de água que está sendo recolhida. É apenas uma questão de mais engenharia agora," disse o professor Omar Yaghi, coordenador do trabalho.

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O segredo da captação passiva de água está no MOF: as esferas amarelas representam os espaços que são preenchidos com a água presente no ar atmosférico. [Imagem: UC Berkeley and Berkeley Lab]

Estruturas metal-orgânicas

O professor Omar Yaghi inventou as estruturas metal-orgânicas há mais de 20 anos, combinando metais como magnésio ou alumínio com moléculas orgânicas, tudo disposto em um arranjo preciso para criar estruturas rígidas e porosas, ideais para armazenar gases e líquidos. Desde então, mais de 20.000 MOFs diferentes foram criados por pesquisadores em todo o mundo.

Alguns retêm produtos químicos como o hidrogênio ou o metano. A empresa química BASF está testando um dos MOFs de Yaghi em caminhões movidos a gás natural, já que os tanques cheios de MOF armazenam três vezes mais metano do que pode ser mantido sob pressão. Outros MOFs são capazes de capturar dióxido de carbono de gases de combustão, catalisar a reação de produtos químicos adsorvidos ou separar petroquímicos em refinarias.

Este protótipo de coletor de água da umidade do ar ainda poderá ser muito melhorado, garante Yaghi. O MOF utilizado consegue absorver apenas 20% do seu peso em água, mas outras versões têm potencial para absorver 40% ou mais. O material também pode ser ajustado para ser mais eficaz em níveis de umidade mais alta ou mais baixa.

Bibliografia:

Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight
Hyunho Kim, Sungwoo Yang, Sameer R. Rao, Shankar Narayanan, Eugene A. Kapustin, Hiroyasu Furukawa, Ari S. Umans, Omar M. Yaghi, Evelyn N. Wang
Science
DOI: 10.1126/science.aam8743