Estudo descobre novo método para fornecer água potável usando metade da energia
Por Universidade Estadual de Ohio com informações de Science Daily.
Um novo tipo de protótipo de coletor de água promete ser mais simples e mais eficiente do que as variações tradicionais do dispositivo para extrair água potável do ar, sugere um novo estudo. Construído usando materiais sensíveis à temperatura, um desumidificador à base de níquel-titânio pode extrair mais água da atmosfera em 30 minutos, em média, do que um sistema desumidificador alternativo, usando apenas cerca de metade da energia.
Como estima-se que mais de 2 bilhões de pessoas ao redor do mundo não tenham acesso à água potável, melhorar as formas convencionais de coletar um recurso tão valioso o tornaria significativamente mais acessível para regiões com escassez de água, disse John LaRocco, principal autor do estudo e cientista pesquisador em psiquiatria na Faculdade de Medicina da Universidade Estadual de Ohio.
“Você pode sobreviver três minutos sem ar, três semanas sem comida, mas apenas três dias sem água”, disse LaRocco. “Mas com isso, você pode começar a resolver muitos problemas, como segurança nacional, saúde mental ou saneamento, apenas melhorando a acessibilidade de água potável limpa.”
Enquanto muitas tecnologias existentes de coleta de água são grandes, consomem muita energia e são lentas, o dispositivo desta equipe é único devido ao resfriamento elastocalórico, que usa materiais que podem reduzir o uso de energia, tamanho e complexidade. Este design é o que também permitiu que seu protótipo se tornasse portátil o suficiente para caber dentro de uma mochila, disse LaRocco.
Os pesquisadores compararam sua criação com um desumidificador que opera usando rodas dessecantes, cilindros giratórios revestidos com materiais hidrofílicos que trabalham para capturar e remover a umidade do fluxo de ar ao redor. Eles testaram o desempenho de cada dispositivo em sessões de 30 minutos cada, avaliando seu consumo de energia, geração de calor e eficiência de coleta de água.
O estudo foi publicado recentemente na revista Technologies.
Os resultados do teste revelaram diferenças significativas no consumo de energia e destacaram para quais condições seu protótipo pode ser mais adequado. Por exemplo, disse John Simonis, coautor do estudo e aluno de graduação em engenharia elétrica e de computação, o nível de umidade da região onde seu dispositivo é usado pode influenciar a eficácia de suas capacidades de coleta de água.
“Comparado ao sistema de roda dessecante tradicional, nosso sistema tem a capacidade de escalar mais dinamicamente para se adequar às necessidades do ambiente”, disse Simonis. “Como nosso dispositivo é mais modular, há espaço para muita adaptabilidade.”
Os autores observaram que lugares como Filipinas, Indonésia, Haiti e até mesmo Ohio são alguns dos lugares onde a umidade padrão cairia o suficiente para que seu protótipo atingisse a eficiência máxima.
A água produzida pelo dispositivo é facilmente potável, disse Simonis, mas como o dispositivo também é feito com materiais impressos em 3D que podem se degradar com o tempo, ele deve ser fortemente filtrado para limitar a quantidade de microplásticos que alguém pode ingerir se beber imediatamente.
De acordo com estatísticas fornecidas pelas Nações Unidas, apenas cerca de 0,5% da água da Terra é água doce e segura para consumo humano. Mudanças ambientais causadas por guerra, poluição e mudanças climáticas também permanecem fatores de risco para uma crise hídrica global em andamento.
Como desastres naturais e emergências internacionais continuarão a agravar esses problemas, é fundamental encontrar maneiras criativas de coletar água para apoiar populações marginalizadas, disse Qudsia Tahmina, coautora do estudo e professora associada de prática em engenharia elétrica e de computação.
Dito isso, ser capaz de garantir a consistência de dispositivos que podem coletar um recurso renovável do nada ajudará a tornar o processo mais econômico e mais viável, observa o estudo. É uma meta que, se alcançada, impactará todas as facetas da vida na Terra, disse LaRocco.
“Esperamos que água limpa para o resto do mundo não seja apenas um sonho impossível”, disse ele.
Usando os modelos da equipe, é possível que o público experimente criar um desumidificador próprio. Mas, embora seu protótipo seja, até agora, destinado ao uso individual, no futuro, ele pode ser facilmente otimizado para cuidar das necessidades de uma casa ou comunidade maior, disse Simonis.
“É possível desenvolver uma versão incrivelmente grande do nosso protótipo”, ele disse. “Ele poderia extrair tanta água em um tempo limitado e obter a mesma eficiência energética de alguém que pode ter um dispositivo menor e que está executando o seu continuamente.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Ohio State University . Original escrito por Tatyana Woodall. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e ao comprimento.
Referência do periódico :
John LaRocco, Qudsia Tahmina, John Simonis, Vidhaath Vedati. Comparing Elastocaloric Cooling and Desiccant Wheel Dehumidifiers for Atmospheric Water Harvesting. Technologies, 2024; 12 (10): 178 DOI: 10.3390/technologies12100178
