A inspiração atingiu Yi Zheng em uma visita de verão a uma fazenda leiteira local. Havia vacas e cavalos e, Zheng notou, isso significava que havia estrume por toda parte.
Professor associado de engenharia mecânica e industrial na Northeastern, Zheng está sempre procurando ideias de como criar algo funcional a partir de materiais naturais. Ele ainda não tinha certeza de que item útil poderia fazer com esterco, mas Zheng tinha certeza de que aquele material era promissor. E não faltaria.

Então o professor pediu ao agricultor um balde para levar para seu laboratório. O agricultor obedeceu, "de graça", lembra Zheng.

Ao mesmo tempo, Zheng estava intrigado com um problema global:a escassez de água potável. Cerca de 1,42 bilhão de pessoas vivem em áreas de alta ou extremamente alta vulnerabilidade hídrica, segundo o UNICEF. E isso só está projetado para piorar.

Como uma possível solução, os engenheiros têm trabalhado para criar maneiras de transformar a água do mar em água doce. Eles criaram algumas ferramentas para remover todo esse sal em um processo chamado dessalinização. Os sistemas de dessalinização geralmente contam com um filme fino que serve como um filtro que puxa o sal da água do mar quando evapora através dela.

"Mas esse material é meio caro para fabricar, e o próprio material não é sustentável", diz Zheng. Além disso, “todo o processo de dessalinização da água consome eletricidade”.

Zheng pensou, por que não podemos simplesmente usar a luz solar para a dessalinização?

Sua visão não era instalar um monte de painéis solares em usinas de dessalinização. Em vez disso, Zheng teve uma abordagem mais direta. Ele queria projetar um filtro que seria colocado na água do mar ao ar livre e ativado pela luz solar. Nenhuma eletricidade necessária.

É aí que entra o estrume.

Quando Zheng levou o balde fedorento de volta ao seu laboratório, ele e sua equipe decidiram aquecê-lo a 1.700 graus Celsius (3.092 graus Fahrenheit) para matar qualquer bactéria no esterco. Depois de fazer isso, os pesquisadores descobriram que haviam produzido uma forma em pó de carbono. Eles usaram esse pó preto para fazer uma espuma, que transformaram em um material altamente absorvente que flutua na superfície da água. Quando colocada à luz do sol, a água sob o material preto se transforma em vapor e passa por ele.

Zheng tinha um palpite de que esse processo seria um bom dessalinizador, então ele coletou um pouco de água do oceano para testá-lo. De fato, quando o vapor da água salgada que passou pelo filtro à base de esterco condensou de volta em água, era notavelmente fresco. A água resultante era tão fresca, diz Zheng, que sua concentração de sódio era significativamente menor do que os padrões estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA para água potável.

O estrume não é o único material natural que Zheng e sua equipe usam para dessalinizar a água do mar à luz do sol. Outros materiais que eles usaram para fazer um filtro de carbono acionado por energia solar incluem folhas de árvores, tinta de choco, conchas de caranguejo e lagosta, ninhos de vespas e resíduos de papel de escritório. Their approach is described in a series of recent publications in the journals Cell Reports Physical Science , ACS Applied Materials &Interfaces , ACS Omega , Nanoscale and the Journal of Materials Chemistry A .

"The materials we use are totally natural, sustainable," Zheng says. "This natural material performs well, and is low-cost, easy to obtain, and easy to manufacture."

That means this technology could empower local communities to build their own desalination systems, which could be important to move toward equitable access to drinking water around the world, Zheng says. "You cannot simply set a nanofabrication facility in a local village or a town, but people can simply collect the manure from a local farm and burn it easily. So the use of manure and tree leaves makes it really easy to access."