Inspirados em teias de aranha, cientistas coletam água do ar

Jul 11, 2023

bearcreative/iStock

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Inspirados em teias de aranha e besouros, os cientistas conceberam uma maneira eficiente de coletar água do ar, capturando vapor d'água e transformando-o em líquido.

Isto está de acordo com um comunicado de imprensa da Universidade de Waterloo publicado na segunda-feira.

Os investigadores esperam agora que a sua invenção resolva o problema mundial de escassez de água doce e ofereça uma alternativa viável à água recolhida de rios, lagos, águas subterrâneas e oceanos.

A pesquisa foi liderada pelo professor Michael Tam da Universidade de Waterloo e seus alunos de doutorado Yi Wang e Weinan Zhao. Consiste em esponjas ou membranas com grande área superficial que capturam continuamente a umidade de seu ambiente natural, sem o uso de máquinas pesadas ou processos complexos.

A ideia da invenção veio de teias de aranha e besouros.

“Uma teia de aranha é uma maravilha da engenharia”, disse Tam, professor universitário de pesquisa na área de colóides funcionais e nanomateriais sustentáveis. “A água é capturada de forma eficiente pela web. A aranha não precisa ir ao rio para beber, pois retém a umidade do ar.”

Usando um processo semelhante, os besouros do deserto da Namíbia produzem “água do ar, inclinando-se contra o vento para capturar gotas de água da neblina com sua armadura texturizada. Isso permite que a umidade se acumule e pingue em suas bocas.”

Para inventar seu novo dispositivo, os pesquisadores utilizaram um processo chamado engenharia biomimética de superfície. Eles recriaram essencialmente a estrutura superficial única do besouro usando uma emulsão de cera estabilizada com celulose para construir superfícies que atraem gotículas de água menores, ao mesmo tempo que liberam as maiores de forma rápida e eficiente.

Melhor ainda, a invenção utiliza materiais com zero carbono líquido (materiais naturais e vegetais) para garantir que a tecnologia resultante seja sustentável. Essas ferramentas capturam e repelem quase magicamente gotículas de água, aproveitando o poder da ciência interfacial e da nanotecnologia.

Utilizando uma quantidade mínima de energia, a invenção do pesquisador capta água do ar e a desumidifica com eficiência. Como a solução é barata, eficiente em termos energéticos e amiga do ambiente, os investigadores estão agora a tentar ampliar o seu processo.

Este não é o primeiro desenvolvimento que vê a água ser produzida a partir do ar.

Em abril de 22, a Interesting Engineering informou sobre uma empresa chamada SOURCE Global que produzia hidropainéis que utilizavam energia solar para fornecer água potável do ar.

O reservatório de água a bordo da empresa pode até ser convenientemente colocado diretamente na torneira de um edifício e a solução processa a água para garantir melhor sabor.

"As meninas e as mulheres gastam em média 200 milhões de horas diariamente coletando água. Essa foi a principal motivação da nossa empresa: as mulheres não deveriam mais ter que transportar água. Isso inspirou Cody Friesen [o fundador] a procurar uma maneira de extrair água. este recurso ilimitado, que é o vapor de água no ar, e colocá-lo nas mãos de pessoas que precisam dele", disse Thomas Borns, gerente de vendas diretas dos EUA na SOURCE Global, ao IE em uma entrevista em vídeo na época.

Será que o ar ao redor contém tudo o que precisamos para sobreviver? Estas invenções mostram definitivamente que com um pouco de engenho o vapor de água pode percorrer um longo caminho!

O estudo foi publicado na Nature Water.

Resumo do estudo:

A escassez de água doce está a tornar-se um problema global devido às mudanças nas condições climáticas, o que estimulou o desenvolvimento de tecnologias de recolha de água em todas as condições meteorológicas. Avanços recentes na regulação das propriedades da superfície para adaptar os comportamentos de captura/liberação de água têm atraído cada vez mais atenção para aplicações de coleta de água, como coleta de neblina/orvalho, coleta de umidade e evaporação solar. Esta revisão fornece uma visão geral do projeto de superfícies e da manipulação de componentes ativos para ajustar o comportamento das gotículas de água em diferentes sistemas de coleta de água. Inspirando-nos na natureza, apresentamos um levantamento crítico da molhabilidade superficial, estruturas e composições utilizadas por vários insetos e plantas para gerir as suas necessidades de água. Resumimos o progresso mais recente no desenvolvimento de propriedades e estratégias de superfície desejadas para avançar processos-chave na coleta de água, como nucleação, crescimento e remoção de gotículas, sorção-dessorção de vapor e evaporação. São destacados os desafios e oportunidades para desenvolver ainda mais um sistema sustentável de captação de água, abrangendo tanto a investigação fundamental como a implementação prática.