Se você ficou sem água potável durante um acampamento à beira do lago, há uma solução simples:quebre um galho do pinheiro mais próximo, descasque a casca, e lentamente despeje a água do lago pelo bastão. O filtro improvisado deve capturar qualquer bactéria, produzindo fresco, água não contaminada.

Na verdade, uma equipe do MIT descobriu que esse sistema de filtragem de baixa tecnologia pode produzir até quatro litros de água potável por dia - o suficiente para matar a sede de uma pessoa comum.

Em artigo publicado esta semana na revista PLoS ONE , os pesquisadores demonstram que um pequeno pedaço de alburno pode filtrar mais de 99 por cento das bactérias E. coli da água. Eles dizem que o tamanho dos poros no alburno - que contém o tecido do xilema desenvolvido para transportar a seiva ao longo de uma árvore - também permite a passagem da água enquanto bloqueia a maioria dos tipos de bactérias.

Coautor Rohit Karnik, professor associado de engenharia mecânica no MIT, diz que o alburno é promissor, baixo custo, e material eficiente para filtração de água, particularmente para comunidades rurais onde sistemas de filtração mais avançados não são facilmente acessíveis.

"As membranas de filtração de hoje têm poros em nanoescala que não são algo que você pode fabricar em uma garagem com muita facilidade, "Karnik diz." A ideia aqui é que não precisamos fabricar uma membrana, porque está facilmente disponível. Você pode simplesmente pegar um pedaço de madeira e fazer um filtro com ele. "

Os co-autores do artigo incluem Michael Boutilier e Jongho Lee do MIT, Valerie Chambers da Fletcher-Maynard Academy em Cambridge, Massa., e Varsha Venkatesh da Jericho High School em Jericho, NOVA IORQUE.

Aproveitando o fluxo de seiva

Existem várias tecnologias de purificação de água no mercado hoje, embora muitos tenham desvantagens:os sistemas que dependem do tratamento com cloro funcionam bem em larga escala, mas são caros. Água fervente para remover contaminantes requer uma grande quantidade de combustível para aquecer a água. Filtros baseados em membrana, embora seja capaz de remover micróbios, são caros, requer uma bomba, e pode ficar facilmente entupido.

O Sapwood pode oferecer um baixo custo, alternativa em pequena escala. A madeira é composta de xilema, tecido poroso que conduz a seiva das raízes de uma árvore à copa por meio de um sistema de vasos e poros. Cada parede do vaso é marcada com minúsculos poros chamados membranas de caroço, através do qual a seiva pode essencialmente amarelar, fluindo de um navio para outro enquanto alimenta estruturas ao longo do comprimento de uma árvore. Os poros também limitam a cavitação, um processo pelo qual bolhas de ar podem crescer e se espalhar no xilema, eventualmente matando uma árvore. Os minúsculos poros do xilema podem prender bolhas, evitando que eles se espalhem na madeira.

"As plantas tiveram que descobrir como filtrar as bolhas, mas permitir o fluxo fácil da seiva, "Karnik observa." É o mesmo problema com a filtragem de água, em que queremos filtrar os micróbios, mas manter uma taxa de fluxo alta. Portanto, é uma boa coincidência que os problemas sejam semelhantes. "

Vendo vermelho

Para estudar o potencial de filtragem de água do alburno, os pesquisadores coletaram ramos de pinheiro branco e arrancaram a casca externa. Eles cortam pequenas seções de alburno medindo cerca de uma polegada de comprimento e meia de largura, e montados em tubos de plástico, selado com epóxi e preso com grampos.

Antes de experimentar com água contaminada, o grupo usou água misturada com partículas de tinta vermelha com tamanhos de 70 a 500 nanômetros. Depois que todo o líquido passou, os pesquisadores cortaram o alburno ao meio no sentido do comprimento, e observou que muito do corante vermelho estava contido nas camadas superiores da madeira, enquanto o filtrado, ou água filtrada, estava claro. Este experimento mostrou que o alburno é naturalmente capaz de filtrar partículas maiores do que cerca de 70 nanômetros.

Contudo, em outro experimento, a equipe descobriu que o alburno não foi capaz de separar as partículas de 20 nanômetros da água, sugerindo que há um limite para o tamanho das partículas que o alburno conífero pode filtrar.

Escolha a planta certa

Finalmente, a equipe fluiu inativada, E. coli -água contaminada através do filtro de madeira. Quando eles examinaram o xilema sob um microscópio fluorescente, eles viram que as bactérias se acumularam ao redor das membranas do fosso nos primeiros milímetros da madeira. Contando as células bacterianas na água filtrada, os pesquisadores descobriram que o alburno foi capaz de filtrar mais de 99 por cento do E. coli da água.

Karnik diz que o alburno provavelmente pode filtrar a maioria dos tipos de bactérias, o menor deles mede cerca de 200 nanômetros. Contudo, o filtro provavelmente não pode capturar a maioria dos vírus, que são muito menores em tamanho.

Karnik diz que seu grupo agora planeja avaliar o potencial de filtragem de outros tipos de alburno. Em geral, árvores com flores têm poros menores do que árvores coníferas, sugerindo que eles podem filtrar partículas ainda menores. Contudo, vasos em árvores floridas tendem a ser muito mais longos, o que pode ser menos prático para projetar um filtro de água compacto.

Os designers interessados ​​em usar o alburno como material de filtragem também terão que encontrar maneiras de manter a madeira úmida, ou para secar enquanto retém a função do xilema. Em outros experimentos com alburno seco, Karnik descobriu que a água também não fluía bem, ou fluiu através de rachaduras, mas não filtrou os contaminantes.

"Há uma grande variação entre as plantas, "Karnik diz." Poderia haver plantas muito melhores por aí que sejam adequadas para este processo. Idealmente, um filtro seria uma fatia fina de madeira que você poderia usar por alguns dias, em seguida, jogue-o fora e substitua quase sem custo. É muito mais barato do que as membranas de última geração no mercado hoje. "