Taiwan enfrenta escassez de água há décadas - e a área de Chicago pode enfrentá-los nos próximos 20 anos, à medida que os níveis de aqüíferos para poços caem, enquanto o uso da água dos Grandes Lagos é limitado por um compacto interestadual.

À medida que as condições de seca pioram em todo o mundo devido ao aquecimento global, sistemas aprimorados de conservação e eficiência de água tornam-se cada vez mais necessários. Universidade Nacional de Taiwan (NTU), uma prestigiosa instituição de pesquisa localizada em Taipei, está procurando aproveitar o poder da comunidade científica internacional aqui e globalmente para impulsionar as cidades para um futuro mais sustentável.

O Programa Dragon Gate da National Taiwan University, em colaboração com o Argonne National Laboratory, a oeste de Chicago, e a Northwestern University são pioneiros em tecnologias de recuperação e reutilização de água. Um deles é um sistema de filtragem que produz água limpa a partir de água salgada ou águas residuais. O projeto está em seu terceiro ano.

Yupo Lin, um engenheiro eletroquímico na ANL, está liderando a equipe de pesquisa para expandir uma tecnologia de filtração chamada Resin Wafer Electrodeionization (RW-EDI). O processo purifica as águas residuais, empurrando-as através de uma série de membranas porosas de troca iônica com um campo elétrico em cada lado. O resultado é uma abordagem com eficiência energética e economicamente viável para a recuperação de água, Lin disse.

"Não temos muitos recursos naturais em Taiwan, "disse Lin. Até agora, o processo Argonne RW-EDI foi demonstrado apenas como um programa piloto. Mas a equipe espera criar em breve sistemas que possam ser usados ​​comercialmente e melhorar a eficiência hídrica em grande escala. Existem planos em andamento para fazer exatamente isso.

"Estamos fazendo essa pesquisa para resolver os problemas que o sul de Taiwan está enfrentando, "disse o pós-doutorado Ming-Huang Wang." Queremos criar uma tecnologia versátil. "

Wang trabalha com o Carbon Cycle Research Center da NTU, mas agora passa 10 meses na Divisão de Sistemas de Energia da ANL, onde ele está trabalhando com Lin em tecnologias de reutilização de água que poderiam ser aplicadas em Taiwan e em outros lugares, à medida que a escassez de água se espalha devido à mudança climática.

O RW-EDI não purifica águas residuais na medida em que é potável. Contudo, a água salobra ou semipura que é extraída ainda pode ser usada para vários fins.

"Temos a tendência de pensar que a maior parte da água usada é o que as pessoas bebem, mas isso não é verdade, "disse Aaron Packman, professor de engenharia civil e ambiental na Northwestern University. Ele está fazendo parceria com Lin, Argonne, e NTU no projeto RW-EDI. “Uma das estratégias que estamos considerando é tentar separar a água potável do uso industrial, "disse ele. A tecnologia pode remover compostos que são problemáticos para a indústria para produzir água que pode ser usada para resfriamento e outros fins.

"Você não precisa tratar a água de acordo com os padrões de consumo se ela for usada para fins industriais, "disse Packman, parte do Instituto Northwestern-Argonne de Ciência e Engenharia. "Existem maneiras de ser mais eficiente."

Como as usinas de energia são as maiores consumidoras de água nos EUA, o uso de fontes mais eficientes de água de resfriamento teria um impacto significativo no abastecimento de água. É difícil imaginar que um lugar como Chicago, que fica bem ao lado do Lago Michigan, poderia enfrentar a escassez de água, mas as estimativas indicam que o desenvolvimento industrial e econômico pode ser limitado na cidade nos próximos 20 anos. “Se encontrarmos uma maneira de reutilizar as águas residuais que abre uma grande quantidade de novo potencial de desenvolvimento, "disse Packman.

A parceria NTU-ANL-NU e o Programa Dragon Gate criaram oportunidades para os cientistas de ambas as instituições contribuírem com tecnologias que poderiam melhorar a gestão de recursos, não apenas em Chicago e Taipei, mas em todo o mundo.

Um consórcio de cientistas globais se reunirá em 5 e 6 de agosto em uma conferência organizada pela NTU para explorar oportunidades para novas colaborações internacionais. O simpósio está focando em tecnologias de água limpa, as ligações vitais entre a alimentação urbana, abastecimento de energia e água, e infraestrutura verde. Lin e Packman abordarão esses tópicos no simpósio, junto com Seth Snyder, um professor de engenharia mecânica na Northwestern, e cientistas de várias instituições.

"Nosso objetivo é soluções integradas de água e energia, incluindo uma mistura de inovação tecnológica e integração de sistemas projetados com sistemas naturais, "disse Packman. A colaboração entre os principais cientistas neste campo pode produzir a engenhosidade que permitirá que as cidades continuem a funcionar à medida que a escassez de recursos se torna uma ameaça mais iminente.