Luke Skywalker não era apenas um fazendeiro. No primeiro filme da saga Star Wars, lançado em 1977, a personagem principal estava desesperado para deixar o seu planeta natal, Tatooine, onde sua família cultivava umidade da atmosfera usando aparelhos chamados “vaporizadores”. Na paisagem desértica e seca do planeta, fazendas de umidade eram muito importantes para a sobrevivência.
Mas será que este princípio de extração de umidade do ar para prover água potável funcionaria no mundo real? Pesquisadores estão trabalhando em uma tecnologia para trazer isso da ficção cientifica para a realidade. E agora um novo estudo demonstrou como um dispositivo poderia funcionar mesmo em condições desérticas usando somente a energia do sol.
Se você sentar em um jardim em um dia quente e úmido de verão com um copo de água fria você notará que com o passar do tempo começam a surgir gotas d’água do lado de fora do copo. Os vaporizadores em Tatooine podem ter funcionado usando um princípio similar. Esfriar ar quente produz condensação, que pode ser coletada. A chuva na verdade é um fenômeno natural de mesmo princípio. Quando o ar quente e úmido esfria ele perde a sua capacidade de manter a água contida, e assim ocorre a precipitação na forma de gotas de chuvas.
O ar naturalmente carrega vapor d’água, e quanto mais quente o ar e quanto maior a umidade relativa, mais vapor de água ele carregar. Então a tecnologia que gera água a partir do ar é mais indicada para climas quentes e úmidos. Com 100% de umidade, o ar a 40° contêm mais ou menos 51 mililitros de água por metro cúbico de ar. Para a mesma umidade a 10° o ar contêm somente 9,3 mililitros.
Se esfriarmos o ar de 40° para 10°, nós devemos ser capazes de extrair a diferença de água, que é 41,7 mililitros para cada metro cúbico de ar. Com estas condições e a tecnologia atual, nós poderíamos produzir 147 litros de água por hora, usando quase a mesma energia que 18 chaleiras elétricas.
Em umidades mais baixas, como as de um deserto, há menos água no ar, portanto o sistema seria menos eficiente. Você teria que esfriar mais ar para extrair a mesma quantidade de água, e isso requer mais energia. Este fator pode fazer com que a tecnologia se torne muito cara para países onde a escassez de água é mais severa. Por isso precisamos de um jeito mais eficiente de capturar água.
O jeito mais simples de drenar água do ar é com uma tecnologia passiva que forneça uma superfície gelada onde a névoa ou vapor d’água possam se condensar. A seleção de materiais e qualidade da superfície são fatores críticos para maximizar a coleta de água. Por exemplo, os fazendeiros no Chile usam uma malha de metal para pegar a água da névoa. Pesquisadores têm mostrado que isso pode se tornar mais eficiente ao adicionar um revestimento especial que atraí as moléculas d’água.
Resfriamento ativo
Temos também tecnologias de resfriamento ativo, como um ciclo de refrigeração parecido com os que usamos em sistemas de ar condicionado e refrigeradores. Você pode também usar um resfriador termoelétrico em estado sólido, que envolve algo chamado de efeito Peltier.
Em 1834, o físico francês Jean-Charles-Athanase Peltier descobriu um fenômeno interessante. Se você passar uma corrente por um circuito feito de fios de metal de cobre e bismuto, ocorre um aumento na temperatura no ponto onde a corrente passa do cobre para o bismuto, mas quando a corrente passa do bismuto para o cobre a temperatura cai. Isso significa que ao consumir energia elétrica, nós podemos criar um efeito resfriador sem fluídos ou partes móveis.
Mas cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) demonstraram recentemente outra tecnologia que poderia ser ainda mais eficiente, usando estruturas metal-orgânicas alimentadas pela luz solar natural. A tecnologia, descrita no jornal Science, usa uma rede de moléculas metálicas e orgânicas que podem facilmente prender o vapor d’água, que é então liberado usando o calor retido do sol.
Foi reportado que um quilo deste material pode juntar 2,8 litros de água por dia, em umidades relativas de 20%, sem uma fonte de energia externa. Isto faz desta tecnologia particularmente promissora para a extração de água em regiões áridas ou desérticas do mundo.
Outra alternativa é usar uma tecnologia de resfriamento mais simples para reduzir o custo. Há um novo sistema sendo desenvolvido para retirar água do ar usando geladeiras e congeladores velhos, em adição com outros componentes reciclados como um ventilador de cpu e um carregador de celular portátil. Os criadores esperam criar um sistema de pouco custo para países em desenvolvimento que também possa ajudar a diminuir o lixo nestes países, particularmente quando painéis solares são usados para dar energia ao sistema.
Trabalhos futuros nesta área devem incluir o uso de revestimentos especiais para a superfície, em razão de criar uma superfície antiaderente para que as gotas d’água sejam mais facilmente coletadas, criando um sistema mais eficiente. Outro desafio é a poluição do ar. Em algumas partes do mundo, uma filtragem e tratamento especial podem ser necessários para fazer com que seja seguro beber a água coletada.
Mas esta tecnologia esta indo rápido. Quem sabe no futuro nós não iremos precisar viajar para Tatooine para ver um vaporizador em ação.
Originalmente por Amin Al-Habaibeh, Professor de Intelligent Engineering Systems, em Nottingham Trent University. Publicado em The Conversation.
Fonte: https://goo.gl/acVBBo