Grandes quantidades de água evaporam das superfícies da água, como reservatórios e mar aberto, todos os dias. Abordar esta questão, especialmente em áreas com escassez de água, pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) descobriram uma maneira inovadora de coletar água do ar úmido acima das superfícies da água.

A solução está em um hidrogel absorvente de água à base de zinco, desenvolvido no ano passado por uma equipe de pesquisa da Faculdade de Engenharia da NUS. Este material semelhante a um gel é oito vezes mais absorvente do que os agentes secantes comerciais e apenas a luz solar natural é necessária para coletar a água do hidrogel saturado com água.

"Devido ao clima quente em Cingapura, cerca de 45 milhões de metros cúbicos de água são perdidos dos reservatórios por evaporação a cada ano. Nosso hidrogel pode converter a umidade presente no ar úmido em água sem a necessidade de qualquer entrada de energia externa. Aproveitando o ar rico em umidade que é comumente encontrado acima das superfícies da água, podemos coletar água, que de outra forma seria perdida para o meio ambiente, para diferentes usos, "disse o líder da equipe de pesquisa, Professor Assistente Swee-Ching TAN, que é do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia da NUS.

Os resultados do estudo foram publicados online na revista científica Materiais avançados no início deste ano.

Recuperando água 'perdida' de superfícies de água

Os agentes secantes convencionais, como gel de sílica e cloreto de cálcio, podem absorver apenas pequenas quantidades de água. A extração de água desses agentes exigiria processos intensivos de energia e altas temperaturas, e, portanto, essa abordagem não é econômica.

O novo hidrogel desenvolvido pela equipe da NUS absorve água com eficiência, mais de quatro vezes seu peso original. Quando usado repetidamente em vários ciclos de absorção-dessorção em um dia, a quantidade de água que coleta pode chegar a até 14 vezes por quilo de hidrogel usado.

Como uma vantagem adicional, o novo hidrogel libera água a uma temperatura relativamente mais baixa, entre 45 e 50 graus Celsius, que pode ser alcançado facilmente com a configuração da equipe. Portanto, a água pode ser extraída do hidrogel usando a luz solar natural e não requer uma fonte de energia externa.

Além disso, enquanto a maioria dos agentes de secagem disponíveis comercialmente são adequados apenas para uso único, o hidrogel desenvolvido pela NUS mantém sua capacidade de absorção mesmo após 1, 000 ciclos de absorção-dessorção.

Coletor de água flutuante

Como prova de conceito, a equipe de pesquisa primeiro construiu dispositivos flutuantes, cada um contendo uma pequena quantidade de hidrogel colocada em uma placa de vidro. Esses dispositivos foram deixados para flutuar na água de uma praia. Periodicamente, os hidrogéis saturados de água foram recuperados e transferidos para uma caixa de vidro fechada que foi então exposta à luz natural do sol. Quando exposto ao calor, a temperatura na caixa de vidro aumentaria ainda mais, permitindo que a umidade dentro dos hidrogéis seja liberada como vapores e, posteriormente, condensada nas paredes da caixa de vidro. Gotículas de água condensada na caixa de vidro foram então coletadas.

A equipe de pesquisa examinou a qualidade da água coletada dos hidrogéis e descobriu que o teor de sal é quase insignificante.

"Ao contrário de processos como a dessalinização, que consomem muita energia, a água coletada usando o novo hidrogel requer menos tratamento para diferentes usos. Nossa invenção também tem potencial para ser consideravelmente ampliada para funcionar como uma fazenda flutuante de captação de água. Essa abordagem pode beneficiar as comunidades rurais onde o acesso à água potável continua sendo um desafio. Ao aplicar soluções criativas, esperamos contribuir para mitigar a crise global da água, "disse o Professor Asst Tan.

Próximos passos

Levando a pesquisa adiante, a equipe da NUS está atualmente procurando maneiras de otimizar o desempenho do hidrogel e o processo de coleta de água. Eles também estão explorando métodos inovadores para aumentar a capacidade de absorção do hidrogel. Além disso, os pesquisadores do NUS estão ansiosos para trabalhar com parceiros comerciais para levar essa ideia ao mercado.