p Imagine um futuro em que cada casa tenha um eletrodoméstico que retire do ar toda a água de que a casa precisa, mesmo em climas secos ou desérticos, usando apenas o poder do sol. p Esse futuro pode estar chegando, com a demonstração, esta semana, de um coletor de água que usa apenas a luz do sol ambiente para extrair litros de água do ar todos os dias em condições tão baixas quanto 20 por cento de umidade, um nível comum em áreas áridas.

p A colheitadeira movida a energia solar, relatado no jornal Ciência , foi construída no Instituto de Tecnologia de Massachusetts usando um material especial - uma estrutura metal-orgânica, ou MOF - produzido na Universidade da Califórnia, Berkeley.

p "Este é um grande avanço no desafio de longa data de coletar água do ar em baixa umidade, "disse Omar Yaghi, um dos dois autores seniores do artigo, que detém a cadeira James and Neeltje Tretter em química na UC Berkeley e é cientista docente no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. "Não há outra maneira de fazer isso agora, exceto pelo uso de energia extra. Seu desumidificador elétrico em casa 'produz' água muito cara. "

p O protótipo, sob condições de 20-30 por cento de umidade, foi capaz de puxar 2,8 litros (3 quartos) de água do ar durante um período de 12 horas, usando um quilograma (2,2 libras) de MOF. Os testes de telhado no MIT confirmaram que o dispositivo funciona em condições do mundo real.

p "Uma visão para o futuro é ter água fora da rede, onde você tem um dispositivo em casa funcionando com energia solar para fornecer água que satisfaça as necessidades de uma casa, "disse Yaghi, que é o diretor fundador do Berkeley Global Science Institute, um codiretor do Kavli Energy NanoSciences Institute e da California Research Alliance da BASF. "Para mim, isso será possível devido a esta experiência. Eu chamo isso de água personalizada. "

p Yaghi inventou estruturas metal-orgânicas há mais de 20 anos, combinar metais como magnésio ou alumínio com moléculas orgânicas em um arranjo de brinquedo para criar rigidez, estruturas porosas ideais para armazenar gases e líquidos. Desde então, mais que 20, 000 MOFs diferentes foram criados por pesquisadores em todo o mundo. Alguns contêm produtos químicos como hidrogênio ou metano:a empresa química BASF está testando um dos MOFs de Yaghi em caminhões movidos a gás natural, já que tanques cheios de MOF retêm três vezes mais metano que pode ser bombeado sob pressão para um tanque vazio.

p Outros MOFs são capazes de capturar dióxido de carbono dos gases de combustão, catalisar a reação de produtos químicos adsorvidos ou separar produtos petroquímicos em plantas de processamento.

p Em 2014, Yaghi e sua equipe da UC Berkeley sintetizaram um MOF - uma combinação de metal zircônio e ácido adípico - que se liga ao vapor de água, e ele sugeriu a Evelyn Wang, um engenheiro mecânico no MIT, que eles unem forças para transformar o MOF em um sistema de coleta de água.

p O sistema que Wang e seus alunos projetaram consistia em mais de um quilo de cristais MOF do tamanho de poeira comprimidos entre um absorvedor solar e uma placa condensadora, colocado dentro de uma câmara aberta ao ar. À medida que o ar ambiente se difunde através do MOF poroso, as moléculas de água ligam-se preferencialmente às superfícies internas. Estudos de difração de raios-X mostraram que as moléculas de vapor d'água geralmente se reúnem em grupos de oito para formar cubos.

p A luz do sol entrando por uma janela aquece o MOF e leva a água presa ao condensador, que está na temperatura do ar externo. O vapor se condensa como água líquida e goteja em um coletor.

p “Este trabalho oferece uma nova maneira de coletar água do ar que não requer condições de alta umidade relativa e é muito mais eficiente em termos de energia do que outras tecnologias existentes, "Disse Wang.

p Esta colheitadeira de prova de conceito deixa muito espaço para melhorias, Yaghi disse. O MOF atual pode absorver apenas 20 por cento de seu peso na água, mas outros materiais MOF podem absorver 40% ou mais. O material também pode ser ajustado para ser mais eficaz em níveis de umidade mais altos ou mais baixos.

p "Não é apenas porque fizemos um dispositivo passivo que fica lá coletando água; agora estabelecemos as bases experimentais e teóricas para que possamos rastrear outros MOFs, milhares dos quais poderiam ser feitos, para encontrar materiais ainda melhores, "disse ele." Há muito potencial para aumentar a quantidade de água que está sendo coletada. É apenas uma questão de mais engenharia agora. "

p Yaghi e sua equipe estão trabalhando para melhorar seus MOFs, enquanto Wang continua a melhorar o sistema de colheita para produzir mais água.

p "Ter água correndo o tempo todo, você poderia projetar um sistema que absorva a umidade durante a noite e a evolua durante o dia, "disse ele." Ou projete o coletor solar para permitir isso em um ritmo muito mais rápido, onde mais ar é empurrado. Queríamos demonstrar que se você estiver isolado em algum lugar do deserto, você poderia sobreviver por causa deste dispositivo. Uma pessoa precisa de cerca de uma lata de água de Coca-Cola por dia. Isso é algo que se poderia coletar em menos de uma hora com este sistema. "