Pesquisadores e engenheiros das Universidades de Buffalo e da Wisconsin-Madison projetaram um condensador de vapor d’água que pode se tornar revolucionário na busca por alternativas de captação e purificação da água. Um detalhe interessante é que eles foram inspirados pelo processo natural de coleta de água do besouro escuro, que vive em áreas desérticas da Namíbia.
A condensação é um processo que envolve a retirada de água da atmosfera. Isso ocorre quando o ar úmido entra em contato com uma superfície fria e seca, formando gotículas de água que descem por essa superfície. É assim que a coleta de água é feita em regiões desérticas, onde as temperaturas caem drasticamente à noite, tornando mais fácil coletar água por condensação.
A natureza dotou o pequeno inseto que vive em condições adversas e secas de um mecanismo que o torna um mestre coletor de água. Sua casca endurecida contém pequenas ranhuras ou saliências onde a água é condensada e canalizada para a boca do besouro. O besouro é capaz de reter água ou névoa colando a parte de trás de seu corpo de frente para o vento nebuloso. Esta posição é tão importante para a coleta de água quanto a superfície.
Durante as noites claras, quando a temperatura do ambiente é baixa, as conchas do besouro escuro liberam calor extra na faixa média da radiação infravermelha, também conhecida como janela de transparência atmosférica. Esse calor irradia naturalmente em direção à atmosfera.
Essa perda de calor diminui a temperatura do besouro abaixo do ponto de orvalho, na qual o vapor de água no ar se condensa em gotas em superfícies mais frias (similar a um copo de chá gelado em um dia quente). O besouro é então capaz de coletar essa água, usando ranhuras e estruturas especiais para direcionar a umidade para sua boca.
Nas últimas décadas, os pesquisadores desenvolveram coletores de orvalho com base no mesmo princípio, usando materiais especiais que eliminam calor com eficiência, assim como a casca do besouro. O problema é que esses coletores só funcionam à noite, pois a luz solar produz mais calor do que os materiais podem emitir.
Neste projeto, a equipe, liderada pelo pesquisador de pós-doutorado da UW-Madison Ming Zhou, construiu um pequeno condensador de vapor usando uma película fina de material chamado polidimetilsiloxano (PDMS), que é muito eficiente na liberação de radiação térmica na janela de transparência atmosférica. Eles colocaram essa camada sobre uma superfície prateada, que reflete a luz do sol. A combinação dos dois é capaz de resfriar o condensador abaixo do ponto de orvalho, levando à condensação.
O novo design do condensador projetado pelos engenheiros das universidades funciona sob luz solar direta e não requer um entrada extra de energia. “Trabalhamos com tecnologias de evaporação de água movidas a energia solar nos últimos anos”, diz Qiaoqiang Gan, PhD, professor de engenharia elétrica na UB e um dos principais autores do trabalho. Agora estamos tratando da segunda metade do ciclo da água, a condensação.”
Os pesquisadores esperam comercializar o condensador por meio da empresa Sunny Clean Water, em conjunto com outro processo em desenvolvimento, a geração de vapor solar. A ideia deles é criar um sistema no qual a água não tratada ou mesmo a água do mar é vaporizada e, em seguida, passá-la pelo condensador para purificá-la usando o sol como única fonte de energia.
Eventualmente, a equipe espera que o sistema seja eficiente o suficiente para produzir água diretamente do ar. É um processo que eles estão trabalhando para otimizar.
Fonte da imagem: James Anderson
Conteúdo publicado originalmente em: University at Buffalo
