Outubro passado, uma Universidade da Califórnia, Berkeley, equipe desceu para o deserto do Arizona, jogou seu mais novo protótipo de coletor de água no quintal de uma casa e começou a sugar a água do ar sem nenhum outro poder além da luz solar.

O teste de campo bem-sucedido de seus maiores, O harvester de última geração provou o que a equipe havia previsto no início de 2017:que o coletor de água pode extrair água potável todos os ciclos de dia / noite com umidade muito baixa e baixo custo, tornando-o ideal para pessoas que vivem em regiões áridas, áreas do mundo com fome de água.

"Não há nada assim, "disse Omar Yaghi, que inventou a tecnologia subjacente ao harvester. “Funciona à temperatura ambiente com luz solar ambiente, e sem entrada de energia adicional, você pode coletar água no deserto. Essa jornada do laboratório ao deserto nos permitiu realmente transformar a coleta de água de um fenômeno interessante em uma ciência. "

Yaghi, a cadeira James e Neeltje Tretter em química na UC Berkeley e um cientista docente no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, e sua equipe apresentará os resultados do primeiro teste de campo de uma colheitadeira de coleta de água na edição de 8 de junho do jornal Avanços da Ciência .

O julgamento em Scottsdale, onde a umidade relativa cai de 40 por cento à noite para 8 por cento durante o dia, demonstrou que a colheitadeira deve ser fácil de aumentar, simplesmente adicionando mais do absorvedor de água, um material altamente poroso denominado estrutura metal-orgânica, ou MOF. Os pesquisadores prevêem que, com o MOF atual (MOF-801), feito de zircônio de metal caro, eles serão capazes de colher cerca de 200 mililitros (cerca de 7 onças) de água por quilo (2,2 libras) de MOF, ou 3 onças de água por libra.

Mas Yaghi também relata que criou um novo MOF baseado em alumínio, chamado MOF-303, isso é pelo menos 150 vezes mais barato e captura o dobro de água em testes de laboratório. Isso permitirá que uma nova geração de coletores produza mais de 400 ml (3 xícaras) de água por dia a partir de um quilo de MOF, o equivalente a meia lata de refrigerante de 350 ml por libra por dia.

"Tem havido um enorme interesse em comercializar isso, e há várias startups já engajadas no desenvolvimento de um dispositivo comercial de coleta de água, "Yaghi disse." O MOF de alumínio está tornando isso prático para a produção de água, porque é barato. "

Yaghi também está trabalhando com King Abdul Aziz City for Science and Technology em Riade, Arábia Saudita, e seu presidente, Príncipe Dr. Turki Saud Mohammad Al Saud, sobre a tecnologia como parte de seu Centro de Excelência em Pesquisa Conjunta para Nanomateriais e Energia Limpa.

MOFs superabsorventes

Yaghi é pioneira em estruturas metal-orgânicas, que são sólidos com tantos canais e orifícios internos que um MOF do tamanho de um cubo de açúcar pode ter uma área de superfície interna do tamanho de seis campos de futebol. Esta área de superfície absorve facilmente gases ou líquidos, mas, tão importante quanto, libera-os rapidamente quando aquecido. Vários tipos de MOFs já estão sendo testados como uma forma de colocar mais gás nos tanques de veículos movidos a hidrogênio, absorver o dióxido de carbono das chaminés e armazenar o metano.

Vários anos atrás, Yaghi criou o MOF-801, que absorve e libera água facilmente, e no ano passado ele testou pequenas quantidades em uma colheitadeira simples para ver se conseguia capturar água do ar ambiente durante a noite e usar o calor do sol para retirá-la novamente para uso. Aquela colheitadeira, construído por um colaborador do MIT usando menos de 2 gramas de MOF, provou que o conceito funcionou:as janelas embaçaram com o sol, embora os pesquisadores não tenham sido capazes de coletar ou medir com precisão a água.

Essa mesma colheitadeira foi transportada para o deserto no início deste ano e funcionou de forma semelhante, embora, novamente, apenas gotículas de água tenham sido geradas como uma prova de conceito.

Para o novo jornal, a equipe da UC Berkeley - o estudante de graduação Eugene Kapustin e os bolsistas de pós-doutorado Markus Kalmutzki e Farhad Fathieh - coletou e mediu a água e testou a colheitadeira de última geração sob condições variáveis ​​de umidade, temperatura e intensidade solar.

A colheitadeira é essencialmente uma caixa dentro de uma caixa. A caixa interna contém uma camada de grãos de MOF de 2 pés quadrados aberta para o ar para absorver a umidade. Ele está envolto em um cubo de plástico de 60 cm com parte superior e laterais transparentes. A parte superior foi deixada aberta à noite para permitir o fluxo de ar e entrar em contato com o MOF, mas foi substituída durante o dia para que a caixa pudesse aquecer como uma estufa para retirar a água do MOF. A água liberada condensou-se no interior da caixa externa e caiu no fundo, onde os pesquisadores coletaram com uma pipeta.

Os extensos testes de campo traçam um plano que permite aos engenheiros configurar o harvester para as diferentes condições no Arizona, o Mediterrâneo ou em qualquer outro lugar, dado um MOF específico.

"O principal desenvolvimento aqui é que ele opera em baixa umidade, porque é isso que acontece nas regiões áridas do mundo, "Yaghi disse. Nessas condições, a colheitadeira coleta água mesmo em pontos de orvalho abaixo de zero.

Yaghi está aguardando ansiosamente o próximo teste de campo, que testará o MOF baseado em alumínio e está planejado para o Vale da Morte no final do verão, onde as temperaturas chegam a 110 graus Fahrenheit durante o dia e permanecem na casa dos 70 à noite, com umidade noturna tão baixa quanto 25 por cento.