O engenheiro Jim Smith e a Dra. Rebecca Dillingham da Universidade da Virgínia, co-diretores da PureMadi, são mostrados com um dos filtros de cerâmica de água que sua empresa fabrica e distribui na África do Sul para comunidades com pouco acesso à água potável. Universidade da Virgínia p Comida e abrigo são cruciais para viver, mas ninguém pode sobreviver por muito tempo sem água. É por isso, desde o começo da história, civilizações viveram perto de fontes abundantes de H2O.
p Mas não é suficiente apenas ter bastante. A mesma água que dá vida também pode deixar as pessoas doentes ou até mesmo matá-las, se contiver substâncias perigosas ou micróbios causadores de doenças. E uma vez que as pessoas usam a água para atividades como irrigação de plantações, lavagem e eliminação de resíduos, fontes de água próximas a uma população humana podem ser facilmente contaminadas [fonte:Hassan].
p Como resultado, os humanos vêm tentando purificar a água há milhares de anos. Já em 1500 a.C., Os egípcios usaram o alúmen químico para filtrar os sedimentos suspensos de sua água potável. Mas foi só no final de 1800 e no início de 1900 que os cientistas descobriram que os micróbios causavam doenças e que a água poderia ser tratada com cloro ou ozônio para eliminá-los [fonte:Agência de Proteção Ambiental]. p Embora a água que sai das torneiras na maioria dos países agora seja limpa e segura, cerca de 11 por cento da população mundial - 783 milhões de pessoas - ainda não tem acesso a água potável, de acordo com um estudo de 2012 das Nações Unidas. Portanto, os cientistas estão desenvolvendo novos métodos de obtenção e purificação de água. Aqui estão 10 das tecnologias mais promissoras.
Uma usina de dessalinização em Omã. O processo de dessalinização é caro, mas o novo processo de DCMD promete torná-lo mais barato e eficiente. Franz Aberham / Escolha do fotógrafo / Getty Images p Se pudéssemos aproveitar os vastos oceanos como fonte de água potável, todos teriam mais do que o suficiente. Mas isso significa remover o sal, que é ineficiente e caro usando a tecnologia existente. É por isso que um novo processo, desenvolvido pelo professor de engenharia química do New Jersey Institute of Technology Kamalesh Sirkar, tem uma promessa tão deslumbrante. No sistema de destilação por membrana de contato direto (DCMD) de Sirkar, a água do mar aquecida flui através de uma membrana de plástico contendo uma série de tubos ocos cheios de água destilada fria. Os tubos do DCMD têm poros minúsculos, que são projetados para que possam ser penetrados pelo vapor de água que se acumula sobre eles, mas não pelo sal. O vapor se difunde através dos poros e é retirado, para ser condensado novamente em água líquida.
p De acordo com Sirkar, seu sistema é extremamente eficiente - pode produzir 80 litros (21 galões) de água potável por 100 litros (26 galões) de água do mar, cerca de duas vezes o que a tecnologia de dessalinização existente pode produzir. Uma desvantagem potencial do DCMD é que ele requer um fonte barata de calor para evitar que a temperatura da água em ambos os lados da membrana se iguale. Mas existe a possibilidade de que os sistemas DCMD possam, algum dia, reciclar o calor residual de fábricas em terra e operações de perfuração de petróleo offshore, tornando-o uma situação em que todos ganham [fonte:Greenmeier].
Este filtro de água de grés Doulton, ca. 1880, foi criado em resposta à conscientização pública sobre água potável contaminada na Grã-Bretanha. Hoje, a empresa Royal Doulton é mais conhecida por sua porcelana fina, mas ainda produz filtros de cerâmica e carbono. Doulton USA p Filtros de cerâmica de argila funcionam de maneira semelhante à tecnologia de dessalinização descrita na seção anterior. Basicamente, a água flui através da argila que contém muitos orifícios minúsculos, que são grandes o suficiente para permitir que as moléculas de água, mas muito pequeno para bactérias, sujeira, e outras coisas ruins [fonte:Doulton USA]. O primeiro desses dispositivos foi desenvolvido por um ceramista britânico, Henry Doulton, no início de 1800 para purificar a água tirada do Tamisa, que estava tão contaminado com esgoto que a cólera e a febre tifóide eram perigos contínuos [fonte:Brodrick].
p Desde Doulton, outros inventores fizeram melhorias em seu conceito básico, como a adição de revestimentos de prata para matar bactérias, para que os filtros de cerâmica de hoje façam um trabalho ainda melhor ao se livrar de patógenos perigosos. O desenvolvimento realmente revolucionário, no entanto, é que organizações humanitárias não governamentais estabeleceram fábricas para fazer e distribuir um grande número de filtros de cerâmica baratos no mundo em desenvolvimento.
p Um estudo de 2006 descobriu que os cambojanos que usavam filtros simples, que são portáteis e não requerem energia para funcionar, reduziu a incidência de doenças diarreicas em 46 por cento, e contaminação por E. coli em suas águas em 95% em relação às taxas de 2003 [fonte:Resource Development International - Cambodia] p Uma desvantagem desses filtros de cerâmica é a velocidade de filtragem. A água escoa para fora do filtro de argila a uma taxa de apenas 2 litros (2,11 quartos) por hora. Mas o processo precisa ser lento para dar tempo à solução de prata para matar os patógenos. O filtro também não remove produtos químicos prejudiciais como o arsênico.
O tridax procumbens é um membro da família das margaridas e uma erva daninha muito difundida. É também conhecida como tridax margarida ou botões de casaco e se parece muito com esta planta. MARTIN GERTEN / AFP / Getty Images p Nos E.U.A., as empresas de água adicionam uma pequena quantidade de flúor - entre 0,8 e 1,2 miligramas por litro - à água potável como forma de proteger os dentes das cáries. Mas em algumas partes do mundo, incluindo a Índia, o Oriente Médio e alguns países africanos, a água já tem muito flúor que ocorre naturalmente, e os níveis podem ser tão altos que são perigosos para a saúde. Em uma aldeia indígena, por exemplo, um nível de ocorrência natural de 5 a 23 miligramas (0,00017 a 0,008 onças) por litro fez com que os residentes sofressem de anemia grave, rigidez articular, insuficiência renal e dentes manchados [fonte:Organização Mundial da Saúde].
p Felizmente, Pesquisadores indianos ofereceram uma possível solução em um artigo de março de 2013 do International Journal of Environmental Engineering. Os pesquisadores desenvolveram um sistema de filtro que usa uma erva medicinal comum, Tridax procumbens, para absorver o excesso de flúor da água potável. A planta, que também tem sido usado para extrair metais pesados tóxicos da água, atrai íons de flúor quando a água passa por ele a uma temperatura de cerca de 27 graus Celsius (80,6 graus Fahrenheit). O filtro potencialmente pode fornecer um barato, maneira fácil de usar para tornar a água segura em locais onde o suprimento contém excesso de flúor. Mas também pode ser usado por pessoas nos EUA e em outros países que não gostam da ideia de adicionar flúor à água [fonte:Science Daily].
Armazéns no rio Elba em Hamburgo, Na época, os residentes da Alemanha sofreram uma epidemia de cólera que matou 7, 500. Hulton Archive / Getty Images p Areia e cascalho têm sido usados para purificar a água há milhares de anos, e em 1804, um escocês chamado John Gibb projetou e construiu o primeiro filtro que filtrava a água através de grãos de areia para remover partículas maiores de contaminação. Sua tecnologia funcionou tão bem que, em breve, Londres e outras grandes cidades da Europa o usavam para tornar a água do rio mais límpida e com melhor sabor.
p No final de 1800, os cientistas descobriram que a filtragem também tornava a água mais segura para beber, já que as partículas paradas pela filtragem eram as que ajudavam a transmitir os micróbios causadores de doenças de veiculação hídrica. O valor da filtragem foi demonstrado em 1892, quando a cidade de Hamburgo, que obteve sua água potável do rio Elba, sofreu uma epidemia de cólera que matou 7, 500 pessoas, enquanto a cidade vizinha de Altona, onde a água do mesmo rio foi filtrada, escapou quase intocado [fonte:Huisman and Wood].
p Mas recentemente, pesquisadores descobriram como revestir grãos de areia com óxido de grafite para criar "super areia" que supostamente pode filtrar substâncias nocivas como o mercúrio da água cinco vezes mais eficazmente que a areia comum. O trabalho continua para encontrar maneiras de fazer com que a super areia absorva ainda mais contaminação, e, eventualmente, usá-lo em países em desenvolvimento onde o abastecimento de água é perigosamente poluído [fonte:Science Daily].
Um professor de química desenvolveu um sistema para remover o arsênico da água potável usando garrafas de bebidas picadas como essas. Hans-Peter Merten / The Image Bank / Getty Images p Se você já viu a comédia negra cinematográfica dos anos 1940 "Arsenic and Old Lace, "em que duas solteironas bem-intencionadas assumem a responsabilidade de tirar velhos solitários de sua miséria, dando-lhes vinho de sabugueiro misturado com arsênico, você sabe que a última substância é muito ruim. Quando contamina a água potável, o arsênico pode causar bexiga, câncer de pulmão e pele, além de prejudicar o sistema nervoso, coração e vasos sanguíneos [fonte:National Resources Defense Council].
p Infelizmente, quase 100 milhões de pessoas nos países em desenvolvimento hoje estão expostas a níveis perigosamente altos de arsênico em sua água, e eles não podem pagar o complexo, métodos de purificação caros usados nos EUA para se livrar dele. Contudo, uma nova tecnologia pode oferecer uma solução. Tsanangurayi Tongesayi, professor de química da Monmouth University (N. J.) desenvolveu um sistema de remoção de arsênico barato em que pedaços cortados de garrafas plásticas comuns de bebidas são revestidos com cisteína , um aminoácido. Quando as peças de plástico são adicionadas à água, a cisteína se liga ao arsênico, removendo-o e tornando a água potável. Em testes, ele foi capaz de tirar água contendo níveis perigosos de arsênio de 20 partes por bilhão, e reduzi-lo para 0,2 partes por bilhão, que atende aos padrões da Agência de Proteção Ambiental dos EUA [fonte:Science Daily]
Moradores lavam suas roupas e buscam água potável em uma bomba pública no Gabão. Muitas pessoas na África sofrem de diarreia causada por beber água contaminada, mas o sol e o sal são considerados bons desinfetantes. WILFRIED MBINAH / AFP / Getty Images p Em países pobres, onde as pessoas não podem pagar para construir caras estações de tratamento de água, eles às vezes contam com um recurso gratuito - a luz do sol. Uma combinação de calor e radiação ultravioleta do sol
p elimine a maioria dos micróbios que causam diarreia, uma doença que ceifa a vida de 4, 000 crianças na África todos os dias. Uma complicação:para que o processo funcione, a água tem que estar limpa, que é um problema nas áreas rurais, onde as pessoas obtêm água dos rios, riachos e poços que produzem água cheia de partículas de argila suspensas.
p Mas Joshua Pearce, professor associado de ciência de materiais e engenharia na Michigan Technological University, e a colega Brittney Dawney da Queens University em Ontário têm uma solução. Em um artigo de 2012 no Journal of Water, Saneamento e Higiene para o Desenvolvimento, eles propuseram um regime de desinfecção solar que primeiro trata a água com um processo chamado floculação , em que uma pequena quantidade de sal de mesa é adicionada à água para extrair a argila. Embora a água potável resultante tenha níveis mais altos de sal do que os americanos estão acostumados, ainda tem menos do que Gatorade. "Eu mesmo bebi esta água, "Pearce disse em uma entrevista." Se eu estivesse em algum lugar sem água potável e tivesse filhos com diarreia, e isso pode salvar suas vidas, Eu usaria, sem dúvida "[fontes:Science Daily, Dawney e Pearce].
O kit purificador de água SteriPEN. SteriPEN p Para viajantes em países em desenvolvimento, a exposição a água contaminada pode ser um grande risco. Não seria ótimo se você pudesse apenas mergulhar uma varinha mágica na água e purificá-la? Agora, essencialmente, você pode. Um dispositivo portátil chamado SteriPEN, comercializado por uma empresa sediada em Maine chamada Hydro Photon, usa luz ultravioleta para erradicar microorganismos causadores de doenças. O dispositivo emprega a mesma tecnologia de purificação usada por usinas de água engarrafada, mas foi miniaturizado, de modo que pesa apenas 6,5 onças (184 gramas) e cabe em uma mochila. Cole-o em um litro de água de riacho ou lagoa por 90 segundos, e voila - é seguro beber [fonte:Stone]. Esses sistemas portáteis de purificação de água podem destruir bactérias, vírus e protozoários, como giárdia e cryptosporidium, o que pode causar doenças [fonte:New York Times].
p O grande mercado para SteriPENS é mochileiros e viajantes, mas também são usados pelos militares dos EUA. A SteriPEN também doou alguns dos dispositivos para guardas florestais que trabalham em áreas remotas e selvagens, onde não têm acesso à água encanada [fonte:Stone]. Uma advertência com a purificação ultravioleta:a água turva deve ser pré-filtrada primeiro para remover as partículas que estão em suspensão [fonte:Centros de Controle e Prevenção de Doenças].
O tablet MadiDrop é projetado para ser imerso em água, matando 99,9 por cento de todos os patógenos. É mais fácil de transportar e mais barato do que os filtros para vasos, mas não remove os sedimentos. Universidade da Virgínia p Os filtros são convenientes, maneira barata de purificar a água nos países em desenvolvimento. Mas uma organização humanitária sem fins lucrativos com sede na Universidade da Virgínia chamada PureMadi - "Madi" é a palavra sul-africana em Tshivenda para "água" - surgiu com uma tecnologia adicional fácil de usar que pode purificar um recipiente de água simplesmente por estar imerso nele [fonte:Samarrai]. O MadiDrop é um pequeno disco de cerâmica, mais ou menos do tamanho de um hambúrguer, que contém nanopartículas de prata ou cobre que matam micróbios. Nanopartículas são basicamente realmente, objetos realmente minúsculos especialmente projetados por cientistas para se comportarem como uma única unidade [fontes:Samarrai, Mandal].
p O MadiDrop é mais barato, mais fácil de usar, e mais fácil de transportar do que os filtros de vasos de cerâmica maiores (retratados na primeira página) que a PureMadi já está fazendo em uma fábrica africana, de acordo com James Smith, engenheiro civil e ambiental, um dos líderes do projeto. A única desvantagem, novamente, é que o MadiDrop não remove partículas suspensas que tornam a água turva. Então, idealmente, os usuários colocarão a água em um processo de purificação de duas etapas, usando primeiro o filtro do vaso de flores para se livrar dos sedimentos e, em seguida, erradicando os micróbios com o MediDrop [fonte:Samarrai].
Vista aérea de flamingos sobre o Lago Bogoria, Quênia. Esta solução salina, lago alcalino é abundante em cynobacteria que atrai um grande número de flamingos, às vezes 1 milhão de cada vez. Martin Harvey / Gallo Images / Getty Images p Muitos de nós provavelmente pensam nas algas como aquele material nojento que temos que limpar de nossos aquários de vez em quando, mas também podem ser uma séria ameaça à saúde. Flores de algas verde-azuladas, chamada cianobactéria, são encontrados em água doce e salgada em todo o mundo. Eles produzem toxinas chamadas microcistinas que são facilmente ingeridos por pessoas que bebem, nade ou tome banho em água contaminada com eles. Uma vez que as microcistinas entram em seu corpo, eles podem atacar as células do fígado. Obviamente, isso não é algo que você deseja que aconteça.
p Infelizmente, métodos convencionais de tratamento de água, como filtração de areia e cloração, não se livre dessas pequenas ameaças. É por isso que um novo método de purificação desenvolvido por pesquisadores da Universidade Robert Gordon da Escócia é tão promissor. Os pesquisadores identificaram mais de 10 cepas diferentes de bactérias que gostam de comer microcistinas no almoço, e são capazes de metabolizá-los de modo que se decomponham em inofensivos, materiais não tóxicos. Se as bactérias assassinas de algas forem introduzidas em fontes de água, eles devem ser capazes de se livrar das microcistinas e tornar a água segura para beber, sem o uso de produtos químicos potencialmente prejudiciais [fonte:Science Daily].
Uma imagem 3D de um nanotubo de carbono. Filtros feitos a partir disso podem remover sedimentos, bactérias e até mesmo traços de elementos tóxicos da água com uma taxa de fluxo mais rápida do que os filtros convencionais Andrey Prokhorov / E + / Getty Images p Já mencionamos um novo dispositivo inovador, o MadiDrop, que utiliza nanopartículas de prata ou cobre para matar bactérias. Mas nanotecnologia - isto é, a engenharia de realmente, objetos e estruturas realmente pequenos, menor do que a largura de um cabelo humano - tem muito mais potencial para ajudar a limpar a água potável do mundo. Pesquisadores do D.J. da Índia Sanghvi College of Engineering diz que filtros feitos de nanotubos de carbono e fibras de alumina, por exemplo, poderia ser capaz de remover não apenas sedimentos e bactérias, mas até mesmo vestígios de elementos tóxicos como o arsênico.
p Uma vantagem de usar nanofiltros , como são chamados, é que eles são mais eficientes do que os sistemas convencionais de filtragem de água, e não requerem tanta pressão de água. Mas, embora seus poros sejam muito menores do que os filtros convencionais, eles têm uma taxa de fluxo semelhante ou mais rápida [fonte:Science Daily].
p No Massachusetts Institute of Technology, os pesquisadores estão até estudando o uso da nanotecnologia para dessalinização. Eles estão experimentando o uso de folhas de grafeno , uma forma de carbono com apenas um átomo de espessura, para filtrar a água do mar. Com nanotecnologia, é possível criar folhas preenchidas com orifícios minúsculos, apenas um bilionésimo de um metro de espessura, que pode bloquear as partículas de sal, mas permite que as moléculas de água passem [fonte:Chandler].
