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Um sistema simples e compacto primeiro coleta a umidade do ar (esquerda) e depois libera o líquido retido (direita) quando aquecido, o que resulta em água potável. Crédito: Xiangyu Li, editado
Os pesquisadores desenvolveram um dispositivo compacto que coleta água da umidade atmosférica usando aletas revestidas com absorvente.
Este dispositivo, detalhado em Cartas de Energia ACSretém eficientemente a umidade, que é então liberada como água potável quando aquecida.
Inovação na captação de água
A água limpa e segura é um recurso limitado e o acesso a ela depende dos corpos de água locais. Mas mesmo as regiões secas têm algum vapor de água no ar. Para coletar pequenas quantidades de umidade, os pesquisadores desenvolveram um dispositivo compacto com aletas revestidas de absorvente que primeiro retêm a umidade e depois geram água potável quando aquecidas. Eles dizem que o protótipo poderá ajudar a atender à crescente demanda por água, especialmente em locais áridos. Detalhes são relatados no diário Cartas de Energia ACS.
Água Atmosférica: Vasto Potencial, Desafios de Coleta
A atmosfera da Terra contém trilhões de litros de água doce como vapor, mas é desafiador coletar esse gás incolor, transparente e diluído. Anteriormente, os pesquisadores desenvolveram sistemas que retêm orvalho ou neblina, acumulando o líquido em recipientes. Mas em áreas secas que não têm muito orvalho, materiais especiais como hidrogéis sensíveis à temperaturaestruturas metal-orgânicas ou zeólitas (aluminossilicatos cristalinos) podem ajudar a extrair pequenas quantidades de umidade do ar e liberar a água quando aquecida.
No entanto, para que estes absorventes sejam práticos para utilização no mundo real, precisam de ser incorporados em dispositivos compactos e portáteis com uma fonte de calor residual, tais como aplicações que funcionam a altas temperaturas ou sistemas que emitem calor como subproduto. Assim, Xiangyu Li, Bachir El Fil e colegas desenvolveram um coletor de umidade que atendesse a essas especificações.
Design Eficiente Melhora a Coleta de Água
Os pesquisadores projetaram “aletas” adsorventes de água imprensando uma folha de cobre entre espumas de cobre revestidas com um zeólito disponível comercialmente. Em comparação com estudos anteriores que se concentraram no desenvolvimento de materiais, os autores dizem que o co-projeto do leito de adsorção com as propriedades do material resultou em aletas adsorventes finas, que são compactas e podem coletar água rapidamente.
Para demonstrações de prova de conceito, eles criaram um dispositivo com 10 pequenas aletas adsorventes colocadas lado a lado em uma placa de base de cobre a cerca de 2 milímetros de distância, uma distância que maximiza a captura de umidade do ar desértico contendo 10% de umidade relativa. Em uma hora, as aletas saturaram e então liberaram a umidade presa quando a base atingiu 363 Fahrenheit.
Extrapolando para 24 ciclos de coleta e liberação, a equipe calculou que 1 litro de revestimento absorvente nas aletas poderia produzir até 1,3 litros de água potável por dia em ar com 30% de umidade relativa – um volume duas a cinco vezes maior do que os dispositivos desenvolvidos anteriormente. .
Implicações para futuras tecnologias de coleta de água
O trabalho identifica uma oportunidade importante para a rápida captura de umidade e coleta de água do ar seco, várias vezes ao dia. Com um maior desenvolvimento, este sistema poderá ser integrado em infra-estruturas existentes que produzem calor residual, tais como edifícios ou veículos de transporte, para fornecer uma opção económica para a geração de água potável em regiões áridas, dizem os investigadores.
Referência: “Projeto de um coletor de água atmosférica multicíclico compacto de alto desempenho para ambientes áridos” 26 de junho de 2024, Cartas de Energia ACS.
DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01061
Os autores reconhecem o financiamento da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA e da Swiss National Science Foundation por meio de um pós-doutorado. Bolsa de mobilidade.