O que você ganha quando cruza uma nova abordagem de coleta de água com uma névoa leve? A resposta:muito mais água do que você esperava.

O desenvolvimento da harpa de nevoeiro, um emparelhamento interdisciplinar da Virginia Tech de engenharia com design biomimético, foi relatado pela primeira vez em 2018. A esperança por trás do desenvolvimento da harpa de névoa era simples:em áreas do mundo onde a água é escassa, mas a névoa está presente, retirar água utilizável da névoa pode se tornar uma opção sustentável. Enquanto as redes de nevoeiro já estão em uso, a eficiência superior da harpa de névoa pode aumentar dramaticamente o número de regiões em todo o mundo onde a coleta de névoa é viável. A diferença está na capacidade fantástica da harpa de névoa de derivar água de uma névoa menos densa do que seus predecessores.

A abordagem em parceria tem sido uma combinação de um novo design com a ciência existente. A ciência começou com o Professor Assistente Jonathan Boreyko do Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia. Seu grupo formulou a hipótese da abordagem da harpa e caracterizou o desempenho dos protótipos da harpa. O desenvolvimento do design foi liderado pelo Professor Associado Brook Kennedy, do Departamento de Desenho Industrial da Faculdade de Arquitetura e Estudos Urbanos. O desenvolvimento de produtos e o conhecimento de materiais da Kennedy trouxeram o projeto ao ponto em que ele poderia ser prototipado e testado em ambientes do mundo real. O financiamento inicial veio do Institute for Creativity, Artes, e Tecnologia.

"Bilhões de pessoas enfrentam a escassez de água em todo o mundo, "Kennedy disse." Nós sentimos que a harpa de névoa é um grande exemplo de um sistema relativamente simples, invenção de baixa tecnologia que aproveita a visão da natureza para ajudar as comunidades a atender às suas necessidades mais básicas. "

O design de "harpa" usa fios paralelos para coletar a água ambiente da névoa, enquanto a tecnologia atual em uso em todo o mundo depende principalmente de uma malha de tela. A teoria comprovada em laboratório para o novo dispositivo era que os fios paralelos são mais eficientes na coleta de água, evitando obstruções e melhorando a drenagem para o coletor. Os primeiros testes em pequena escala dos pesquisadores mostraram que em condições de alta neblina, suas harpas ultrapassaram aquelas com malhas por um fator de dois para um.

O teste, então, literalmente foi para o campo. Nos campos abertos da Fazenda Kentland de Virginia Tech, o então estudante de graduação Brandon Hart construiu estruturas cobertas para evitar que as chuvas afetassem as descobertas. Sob essas coberturas, harpas de névoa foram colocadas lado a lado com três colheitadeiras de malha diferentes:uma com diâmetros de arame equivalentes à harpa, um com um tamanho de fio mais ideal para a colheita, e um usando a malha Raschel - uma malha feita de fitas de tela plana em arranjos em forma de V entre suportes horizontais. Esta malha em forma de V é atualmente a mais popular entre os locais de coleta de névoa em todo o mundo.

Considerando que condições de forte neblina foram usadas no laboratório, as condições reais de nevoeiro em torno da Virginia Tech são geralmente muito mais leves. Quando os testes de campo começaram, Boreyko e Kennedy estavam céticos de que a névoa disponível forneceria o feedback de que precisavam para fazer os testes adequados. Eles ficaram agradavelmente surpresos.

Quando a névoa começou a rolar sobre as colinas do New River Valley, as harpas de névoa sempre davam resultados. Na névoa fina, os tubos de coleta dos coletores de malha estavam completamente isentos de gotas. Mesmo com o aumento da densidade da névoa, as harpas continuaram superando seus companheiros. Dependendo da densidade da névoa, isso variou de duas vezes mais saída a quase 20 vezes.

Reunindo estudos de laboratório e dados de campo, pesquisadores determinaram que o potencial de coleção é o resultado de múltiplos fatores. O maior deles é o tamanho das gotas de água coletáveis ​​entre a malha e a harpa. Para ser colhido em ambos os casos, a água deve ficar presa na malha ou harpa à medida que o ar passa, viajando para baixo em pontos de coleta por gravidade. As harpas de nevoeiro usam apenas fios verticais, criando um caminho desimpedido para quedas móveis. Coletores de malha, por contraste, têm construção horizontal e vertical, e as gotas de água devem ser significativamente maiores para cruzar as peças horizontais. Em testes de campo, os coletores de malha exigiam rotineiramente gotas que atingiam um tamanho cerca de 100 vezes maior do que as das harpas antes de descer. A água que nunca cai simplesmente evapora e não pode ser coletada.

"Já sabíamos que na neblina forte, podemos obter pelo menos duas vezes mais água, "disse Boreyko." Mas perceber em nossos testes de campo que podemos obter até 20 vezes mais água em média em um nevoeiro moderado nos dá esperança de que podemos aumentar drasticamente a amplitude de regiões onde a coleta de nevoeiro é uma ferramenta viável para a descentralização, água fresca."