Nova máquina em contêiner de 20 pés (6 metros) extrai até 1.000 litros de água limpa por dia do ar seco

Uma nova máquina, instalada dentro de um contêiner marítimo padrão de 20 pés (6 metros), mostrou que consegue retirar diretamente do ar seco até 1.000 litros de água limpa por dia, sem depender de electricidade centralizada nem de tubagens.

Essa capacidade passa a tratar o próprio ar como uma fonte de água mais confiável em locais onde tempestades, secas ou infraestruturas em colapso deixam comunidades vulneráveis.

Capturando a umidade do ar

No interior de um contêiner de 20 pés (6 metros), o sistema recolhe a umidade do ar ao redor e a converte em água potável no próprio local.

O professor Omar Yaghi, da University of California, Berkeley (UC Berkeley), demonstrou que este desenho modular pode funcionar de forma autónoma mesmo com redes danificadas, mantendo ainda assim um fornecimento diário regular.

Mesmo em ambientes áridos, a unidade continua a extrair água desde que exista calor ambiente suficiente para impulsionar o ciclo.

Ainda assim, o rendimento varia conforme o clima local e a necessidade de operação contínua - o que ajuda a entender como a tecnologia funciona, na prática.

Calor substitui a electricidade

Em vez de motores, compressores ou ligação à rede, o ciclo do sistema foi movido por calor de baixa qualidade retirado do ar ao redor.

Uma pequena diferença de temperatura aquecia o material para libertar vapor de água e, em seguida, voltava a arrefecê-lo para capturar mais umidade.

Segundo engenheiros, uma diferença de apenas cerca de 13°F (7°C) já seria suficiente para manter o laço de captura e libertação a funcionar durante todo o dia.

Essa necessidade energética reduzida facilita combinar as unidades com calor solar ou com calor residual disponível no próprio local.

Cristais que prendem umidade

Cristais porosos acondicionados em cartuchos capturavam água, retirando moléculas do fluxo de ar que passava por eles.

Na química, esses materiais são conhecidos como estruturas metal-orgânicas (metal-organic frameworks). São cristais porosos com uma área de superfície interna enorme, e a água tende a aderir primeiro a essa superfície.

As moléculas ligavam-se em temperaturas mais baixas e eram libertadas quando o calor aumentava, concentrando o vapor para que ele pudesse condensar.

Como poeira e óleos podem entupir os poros, filtragem e procedimentos de limpeza acabam sendo tão importantes quanto a própria química.

Química por trás da captura de água

As escolhas de projeto definiam se os cristais captariam água em baixa umidade ou se “esperariam” por condições mais abafadas.

Na UC Berkeley, a equipa de Yaghi recorreu à química reticular (reticular chemistry) - uma forma de costurar moléculas em redes repetitivas - para ajustar os pontos que atraem água.

Poros menores e uma ligação mais forte ajudaram o material a reter água mesmo quando o ar continha apenas traços de vapor.

Ao mesmo tempo, uma ligação mais forte dificulta a libertação, obrigando os engenheiros a equilibrar captura, aporte de calor e fluxo de água.

Prova fora do laboratório

Testes em campo levaram o conceito além das bancadas, indicando que os mesmos materiais podem obter água mesmo a partir do ar do deserto.

Numa demonstração em 2023 no Death Valley, na Califórnia, apenas a luz do sol alimentou o ciclo de captura e permitiu condensar água líquida.

Para ampliar a escala, foi necessário colocar mais material nos módulos, fazer passar mais ar por eles e controlar o calor com hardware simples.

Mesmo com bons materiais, a passagem de protótipo para infraestrutura pública depende do custo de fabricação, da durabilidade e de redes de assistência e manutenção.

Tornando a água segura

Condensar umidade do ar não garante, por si só, água segura para beber, porque partículas suspensas podem acompanhar o processo.

Depois que as gotas se formavam, filtros removiam poeira e microrganismos, e a desinfecção - eliminando germes com luz ou químicos - adicionava outra barreira.

Alguns sistemas também voltavam a adicionar minerais, já que água muito pura pode ter sabor “plano” e comportar-se de modo estranho em canalizações.

As verificações de qualidade continuavam essenciais, porque uma falha na filtragem ou no armazenamento pode transformar um dispositivo útil num risco.

O clima dita o ritmo

Mesmo zonas secas contêm vapor de água, mas a produção diária subia e descia com a umidade, a temperatura e o fluxo de ar.

Tardes quentes favoreciam a libertação de água do material, enquanto noites mais frias melhoravam a captura ao reduzir a quantidade de água que o ar consegue reter.

Locais perto do oceano, de florestas ou de áreas agrícolas irrigadas tendiam a oferecer umidade mais estável do que desertos altos e distantes do litoral.

Oscilações sazonais podem obrigar operadores a guardar água extra ou a combinar as unidades com outras fontes nas semanas mais secas.

Desafios no descarte de salmoura

Em regiões costeiras, é comum recorrer à dessalinização, mas transformar água do mar em água doce deixa um efluente concentrado.

Uma perspetiva global estimou que usinas de dessalinização geram mais salmoura do que água potável, criando dificuldades de descarte e riscos para ecossistemas.

Gerir essa salmoura pode exigir difusores, poços profundos ou tratamento caro - e cada alternativa aumenta custos e a necessidade de supervisão.

A água obtida a partir do ar evita descargas no oceano, mas não consegue igualar o volume constante entregue por uma grande planta de dessalinização.

Escassez global de água

Em 2022, um levantamento global contabilizou 2,2 bilhões de pessoas sem acesso a água potável gerida com segurança e 3,5 bilhões sem saneamento gerido com segurança.

Outra análise, de 2016, estimou em cerca de quatro bilhões o número de pessoas expostas a escassez severa de água durante pelo menos um mês por ano.

No discurso do banquete do Prémio Nobel, Yaghi associou o stress hídrico à ação climática e pediu que líderes tomem medidas.

“Do que precisamos agora é coragem, coragem à altura da enormidade da tarefa, para que possamos oferecer à próxima geração não apenas captura de carbono, mas um planeta digno das suas esperanças”, disse Yaghi.

O que vem a seguir

A implementação dessas unidades em locais reais vai testar se cristais projetados, fontes simples de calor e manutenção no local conseguem manter a confiabilidade ao longo do tempo.

Se os custos caírem e a manutenção continuar viável, a água obtida do ar pode tornar-se uma camada padrão de resiliência, ao lado de poços e estações de tratamento.

Detalhes do estudo original foram publicados na Nature Water.

Fotografia: Brittany Hosea-Small/AP.