A coleta de névoa pode parecer um trabalho extravagante.

Afinal, a instalação de redes gigantes ao longo das encostas e topos das montanhas para capturar água do nada parece mais loucura do que ciência. Contudo, a prática tornou-se uma importante via de água potável para muitos que vivem em climas áridos e semi-áridos em todo o mundo.

Um passivo, durável, e método eficaz de coleta de água, A coleta de névoa consiste em capturar as gotículas microscópicas de água suspensas no vento que formam a névoa. A coleta de névoa é possível - e ganhou força nas últimas décadas - em áreas da África, América do Sul, Ásia, o Oriente Médio, e até mesmo a Califórnia. Conforme ilustrado pelas manchetes recentes da contagem regressiva da África do Sul para o "Dia Zero, "ou o dia em que se espera que as torneiras de água sequem, a escassez de água continua a ser um problema crescente em todo o mundo. Os principais pesquisadores estimam agora que dois terços da população mundial já vivem em condições de grave escassez de água pelo menos um mês por ano.

A coleta de névoa pode ajudar a aliviar essa escassez, e agora uma equipe de pesquisa interdisciplinar da Virginia Tech aprimorou o design tradicional das redes de neblina para aumentar sua capacidade de coleta em três vezes.

Publicado em Materiais e interfaces aplicados ACS e parcialmente financiado pelo Virginia Tech Institute for Creativity, Artes, e Tecnologia, a pesquisa da equipe demonstra como uma matriz vertical de fios paralelos pode alterar a previsão para coletores de névoa. Em um projeto, os pesquisadores apelidaram de "harpa da névoa, "esses fios verticais derramam minúsculas gotículas de água com mais rapidez e eficiência do que a rede tradicional usada em redes de neblina.

"Do ponto de vista do design, Sempre achei um tanto mágico que você possa basicamente usar algo que se parece com uma malha de porta de tela para transformar a névoa em água potável, "disse Brook Kennedy, professora associada de desenho industrial na Faculdade de Arquitetura e Estudos Urbanos e uma das coautoras do estudo. "Mas esses conjuntos de fios paralelos são realmente o ingrediente especial da harpa da névoa."

Redes de neblina estão em uso desde a década de 1980 e podem produzir água limpa em qualquer área que experimente com frequência, nevoeiro em movimento. À medida que o vento move as gotículas de água microscópicas da névoa através das redes, alguns ficam presos nos fios suspensos da rede. Essas gotas se juntam e se fundem até que tenham peso suficiente para viajar pelas redes e se estabelecer nas calhas de coleta abaixo. Em alguns dos maiores projetos de coleta de névoa, essas redes coletam uma média de 6, 000 litros de água por dia.

Contudo, o projeto de malha tradicional das redes de neblina há muito representa um problema duplo de restrição para cientistas e engenheiros. Se os orifícios da malha forem muito grandes, as gotas de água passam sem se prender nos fios da rede. Se a malha for muito fina, as redes pegam mais água, mas as gotas de água obstruem a malha sem escorregar para a calha e o vento não se move mais através das redes.

Assim, as redes de nevoeiro apontam para um meio-termo, uma zona Goldilocks de coleta de névoa:malha que não é muito grande nem muito pequena. Este compromisso significa que as redes podem evitar o entupimento, mas eles não estão pegando tanta água quanto poderiam.

“É um problema de eficiência e a motivação para nossa pesquisa, "disse Jonathan Boreyko, professor assistente do Departamento de Engenharia Biomédica e Mecânica da Faculdade de Engenharia. Como coautor do estudo, Boreyko deu consultoria sobre a teoria e os aspectos físicos do design da harpa de névoa.

"Esse regime oculto de tornar os fios menores, mas sem entupir é o que estávamos tentando realizar. Seria o melhor dos dois mundos, " ele disse.

Uma vez que as gotículas de água presas em uma rede de névoa se movem para baixo com a gravidade, Boreyko levantou a hipótese de que a remoção dos fios horizontais da rede aliviaria parte do entupimento. Enquanto isso, Kennedy, que se especializou em design biomimético, encontrou sua inspiração para a harpa de nevoeiro na natureza.

"Na média, as sequoias costeiras dependem de gotejamento de névoa para cerca de um terço de sua ingestão de água, "disse Kennedy." Essas sequóias que vivem ao longo da costa da Califórnia evoluíram por longos períodos de tempo para aproveitar o clima nebuloso. Suas agulhas, como os de um pinheiro tradicional, são organizados em um tipo de matriz linear. Você não vê malhas cruzadas. "

Mark Anderson, a study co-author and then-undergraduate student in the Department of Mechanical Engineering, built several scale models of the fog harp with varying sizes of wires. Weiwei Shi, a doctoral student in the engineering mechanics doctoral program as well as the study's lead author, tested the small prototypes in an environmental chamber and developed a theoretical model of the experiment.

"We found that the smaller the wires, the more efficient the water collection was, " said Boreyko. "These vertical arrays kept catching more and more fog, but the clogging never happened."

The team has already constructed a larger prototype of the fog harp - a vertical array of 700 wires that measures 3 feet by 3 feet - in an effort led by Josh Tulkoff, study co-author and a then-undergraduate student in the industrial design program. They plan to test the prototype on nearby Kentland Farm.

Through its unique combination of science and design, the researchers hope the fog harp will one day make a big impact where it's needed most - in the bottom of the water bucket.