Os humanos podem sobreviver no mais básico dos abrigos, podem preparar uma refeição com os ingredientes mais humildes. Mas não podemos sobreviver sem água limpa. E em lugares onde a água é escassa - os desertos do mundo, por exemplo - levar água às pessoas requer proezas de engenharia e irrigação que podem ser complicadas e caras.

Dois novos estudos de pesquisadores da The Ohio State University oferecem uma solução possível, inspirado pela natureza.

"Nós pensamos:'Como podemos coletar água do ar ambiente ao nosso redor?'" Disse Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar e Howard D. Winbigler Professor de engenharia mecânica no estado de Ohio. "E entao, olhamos para as coisas na natureza que já fazem isso:o cacto, o besouro, grama do deserto. "

Suas descobertas foram publicadas em 24 de dezembro no jornal Transações filosóficas da Royal Society . Os trabalhos foram escritos em co-autoria com o Ph.D. do estado de Ohio. o estudante Dev Gurera e o pesquisador de engenharia do estado de Ohio, Dong Song.

O trabalho de Bhushan se concentra em encontrar soluções inspiradas na natureza para problemas sociais. Nesse caso, sua equipe de pesquisa olhou para o deserto para encontrar vida que sobrevivesse apesar do acesso limitado à água.

O cacto, besouros e gramíneas do deserto coletam água condensada da névoa noturna, recolhendo gotículas do ar e filtrando-as em raízes ou reservatórios, fornecendo hidratação suficiente para sobreviver.

Gotas de água se acumulam sem cera, saliências repelentes de água nas costas de um besouro, em seguida, deslize em direção à boca do besouro na superfície plana entre as saliências. As gramíneas do deserto coletam água em suas pontas, em seguida, canalize a água em direção a seus sistemas radiculares por meio de canais em cada lâmina. Um cacto coleta água em suas pontas farpadas antes de guiar as gotas para baixo dos espinhos cônicos até a base da planta.

A equipe de Bhushan estudou cada uma dessas coisas vivas e percebeu que poderia construir um sistema semelhante - embora maior - para permitir que os humanos puxassem água da névoa ou condensação noturna.

Eles começaram a estudar as maneiras pelas quais diferentes superfícies podem coletar água, e quais superfícies podem ser mais eficientes. Usando impressoras 3-D, eles construíram superfícies com saliências e farpas, então criado fechado, ambientes com neblina usando um umidificador comercial para ver qual sistema captou mais água.

Eles aprenderam que as formas cônicas coletam mais água do que as formas cilíndricas - "o que fazia sentido, dado o que sabemos sobre o cacto, "Bhushan disse. A razão disso acontecer, ele disse, é por causa de um fenômeno físico chamado gradiente de pressão de Laplace. A água se acumula na ponta do cone, em seguida, desce a encosta do cone até o fundo, onde um reservatório está esperando.

Superfícies com sulcos moviam a água mais rapidamente do que superfícies sem sulcos - "o que parece óbvio em retrospecto, por causa do que sabemos sobre grama, "Disse Bhushan. Nos experimentos da equipe de pesquisa, as superfícies ranhuradas acumulam cerca de duas vezes mais água do que as superfícies não ranhuradas.

Os materiais dos cones eram feitos de matéria, também. Superfícies hidrofóbicas - aquelas que permitem que a água se acumule em vez de absorvê-la - acumulam mais água.

"O material da superfície do besouro é heterogêneo, com manchas hidrofílicas rodeadas por regiões hidrofóbicas, o que permite que a água flua mais facilmente para a boca do besouro, "Bhushan explicou.

A equipe de pesquisa também experimentou em uma estrutura que incluía vários cones, e aprendi que mais água se acumulava quando as gotículas de água podiam se aglutinar entre cones separados por um ou dois milímetros. A equipe está continuando esses experimentos, Bhushan disse.

O trabalho até agora foi feito apenas em laboratório, mas Bhushan prevê que o trabalho será ampliado, com estruturas no deserto que podem coletar água da névoa ou condensação. Essa água, ele pensa, poderia complementar a água de sistemas públicos ou poços, seja em uma base de casa por casa, ou em uma base comunitária.

Há precedentes para a ideia:em áreas ao redor do mundo, incluindo o Deserto de Atacama no Chile, grandes redes capturam água da névoa e a coletam em reservatórios para os agricultores e outros usarem. Essas redes podem não ser a maneira mais eficiente de aproveitar a água do ar, Bhushan acredita.

“O abastecimento de água é uma questão extremamente importante, especialmente para pessoas das partes mais áridas do mundo, "Bhushan disse." Ao usar tecnologias bioinspiradas, podemos ajudar a enfrentar o desafio de fornecer água potável para pessoas em todo o mundo, da forma mais eficiente possível. "