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Um coletor de água movido a energia solar desenvolvido por pesquisadores da KAUST pode extrair 2-3 litros de água por dia durante os meses de verão. Crédito: 2024 KAUST; Heno Hwang
Um novo coletor de água movido a energia solar desenvolvido pela KAUST usa um ciclo autossustentável inspirado em processos naturais de plantas para extrair água do ar de forma eficiente, não exigindo manutenção manual e prometendo soluções de água acessíveis para regiões áridas.
Mesmo nas regiões áridas do mundo, geralmente há alguma umidade no ar. Essa umidade tem o potencial de fornecer água essencial para beber e irrigação. No entanto, extrair água do ar é desafiador. Pesquisadores da KAUST desenvolveram uma nova tecnologia que pode extrair consistentemente litros de água do ar rarefeito a cada dia sem exigir manutenção manual regular.
Captar água do ar não é uma ideia nova, nem mesmo uma nova tecnologia, mas os sistemas existentes movidos a energia solar são desajeitados.
As colheitadeiras movidas a energia solar funcionam em um ciclo de dois estágios. Um material absorvente primeiro captura água do ar e, uma vez saturado, o sistema é selado e aquecido com luz solar para extrair a água capturada. Alternar entre os dois estágios requer trabalho manual ou um sistema de comutação, o que adiciona complexidade e custo. A nova colheitadeira desenvolvida na KAUST não requer nenhum dos dois — ela alterna passivamente entre os dois estágios para que possa ciclar continuamente sem intervenção.
Design inovador inspirado na natureza
“Nossa inspiração inicial veio da observação de processos naturais: especificamente como as plantas transportam água de suas raízes para suas folhas por meio de estruturas especializadas”, diz o pós-doutorado Kaijie Yang, que liderou o estudo.
Isso deu à equipe a ideia-chave para seu novo sistema. “Em nosso sistema, as pontes de transporte de massa desempenham um papel crucial como uma conexão entre a 'parte aberta' para captura de água atmosférica e a 'parte fechada' para geração de água doce”, explica Yang.
As pontes de transporte de massa são uma coleção de microcanais verticais preenchidos com uma solução salina que absorve água. A solução salina rica em água é puxada para cima do canal pela mesma ação capilar que puxa a água para cima dos caules das plantas, e então a solução salina concentrada se difunde de volta para baixo para coletar mais água. “Ao otimizar o transporte de massa e calor dentro do sistema, aumentamos sua eficiência e eficácia”, diz Tingting Pan, outro pós-doutorado que trabalhou no projeto.
Durante o teste do sistema em Arábia Sauditacada metro quadrado produzia 2-3 litros de água por dia durante o verão, e cerca de 1-3 litros por dia no outono. Durante os testes, a equipe operou o sistema por várias semanas sem a necessidade de manutenção. Eles também mostraram que ele poderia ser usado como uma fonte pontual direta para irrigar repolho chinês e árvores do deserto.
“Os materiais que usamos foram um tecido que absorve água, um sal higroscópico de baixo custo e uma estrutura de plástico. Escolhemos os materiais por sua acessibilidade e disponibilidade, então prevemos que o custo seja acessível para aplicação em larga escala em áreas de baixa renda”, diz Qiaoqiang Gan, um dos autores seniores do estudo.
Referência: “Um extrator de água atmosférica movido a energia solar para geração de água doce e irrigação fora da rede” por Kaijie Yang, Tingting Pan, Nadia Ferhat, Alejandra Ibarra Felix, Rebekah E. Waller, Pei-Ying Hong, Johannes S. Vrouwenvelder, Qiaoqiang Gan e Yu Han, 24 de julho de 2024, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-024-50715-0