Revolucionário dispositivo nos deixa muito próximos das fazendas de umidade de Star Wars!
- Atualizado no dia 8 de junho de 2018 -
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Apesar de cerca de 71% da superfície do nosso planeta ser coberta por água, menos de 3% do total dessa substância, essencial para a nossa sobrevivência, é composta por água doce (que pode ser usada para o consumo). Além disso, mais de dois terços dessa água doce se encontra presa nas geleiras e outras grandes massas de gelo. Em outras palavras, a água que é realmente acessível hoje para o nosso consumo corresponde a menos de 1% do total. E em meio a uma população mundial cada vez crescente, mudanças climáticas, devastação de ecossistemas e falta de consciência ambiental da maioria, a escassez de água já é um grave problema mundial, afetando diretamente cerca de 700 milhões de pessoas em 43 países, e bilhões em alguma extensão. As regiões mais secas e desérticas são as mais prejudicadas, especialmente as mais pobres, mas uma nova invenção, detalhada recentemente em uma publicação da Science (Ref.1), pode ajudar bastante a amenizar essa situação.
Uma das alternativas hoje para a obtenção de água em regiões com extrema escassez da mesma é a dessalinização das águas salgadas dos mares, onde osmose reversa retira o excesso de sais dissolvido nas mesmas e as tornam ideais para o consumo. Porém, essa é uma tecnologia muito cara e energeticamente muito custosa, sendo adotada com real eficiência para a população em países ricos e desenvolvidos, como Israel e Austrália. Para alcançar as pessoas em regiões mais pobres, outras estratégias baratas precisam ser criadas, e é isso o que pesquisadores estão quase conseguindo fazer ao desenvolverem um dispositivo parecido com uma esponja que retira grande quantidade de água da unidade do ar, mesmo em regiões desérticas, e tudo funcionando com um simples aquecimento solar - mais do que abundante nessas regiões! O dispositivo em questão possui o potencial de produzir quase 3 litros de água por dia para cada quilo do seu material absorvedor em áreas de muito baixa umidade, e os pesquisadores já afirmam que versões futuras do mesmo serão ainda mais eficientes!
FAZENDAS DE UMIDADE
Estima-se que existam quase 13 sextilhões de litros de água (1021) flutuando na atmosfera em qualquer intervalo de tempo considerado. Isso equivale a quase 14% de toda a água doce presente nos lagos e rios do planeta inteiro. Toda essa água reciclável é proveniente da evaporação dos reservatórios de água na superfície terrestre (mares, rios, lagos, etc.) e da transpiração dos seres vivos, fazendo com que água líquida se transforme em vapor e se misture com o ar em volta de nós. Quando correntes de ar ascendem com esses vapores, estes vão para altitudes maiores, se condensam na forma de nuvens e precipitam na forma de chuva, fechando o ciclo da água na Terra. Mesmo só ficando óbvio, à primeira vista, a presença de água na atmosfera vendo as nuvens, o ar à nossa volta é cheio de água, bastando ter um copo gelado em mãos para ver uma grande quantidade desse líquido condensando na sua parte externa.
Há muito tempo os cientistas tentam captar água do ar para abastecer regiões em necessidade, mas todas as tecnologias de absorção/condensação experimentadas até pouco tempo atrás ou precisavam de muita eletricidade para funcionar ou exigiam uma alta umidade no ar, tornando-as inúteis para o propósito principal visado. Essa perseguição tecnológica é tão conhecida que a mais do que famosa saga Star Wars faz uma grande referência à questão, ao criar no seu Universo as 'fazendas de umidade', uma área de terras devotada à produção de água através da sua retirada do ar atmosférico e a qual depende dos seus ´vaporators´, um tipo de dispositivo que pode colher o excesso de umidade atmosférica. Em mundos desérticos e quentes da saga, como a famosa Tatooine, as fazendas de umidade são uma atividade vital. A família Lars, na qual Luke Skywalker era adotado, era proprietária de uma dessas fazendas.
Nesse sentido, um time de pesquisa da Universidade da Califórnia em parceria com o MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) criou um verdadeiro vaporator. O dispositivo formulado foi baseado em um material orgânico-metálico de armação-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6] que captura água da atmosfera em condições ambientes que utilizam baixa intensidade de calor da luz solar natural (1kW por metro quadrado). O dispositivo é capaz de colher 2,8 litros de água por quilograma de MOF ('armação orgânica-metálica', traduzindo da sigla em inglês) diariamente em umidades tão baixas quanto 20%, sem necessitar de adicional injeção de energia! Durante o dia, regiões desérticas podem ter umidade variando de baixíssimos 10% até 30% de umidade relativa, mas durante a noite, geralmente a umidade fica em torno de 50%. E, é justamente à noite que o dispositivo ficaria captando a água para depois ser colhida de dia, ou seja, podendo render captações bem maiores do que 3 litros.
O MOF-801 teve o desenvolvimento liderado pelo químico e pesquisador Omar Yaghi, este o qual vem trabalhando com tais materiais há 20 anos. Apesar do grande avanço, um problema ainda precisa ser lidado: o custo do dispositivo. Como é utilizado zircônio na manufatura do MOF-801, e o quilo desse metal custa cerca de $150, o custo final acaba impedindo que o novo dispositivo seja utilizado de forma muito ampla, principalmente em regiões muito pobres. Porém, Yaghi diz que o seu grupo de pesquisa já teve sucesso em desenvolver MOFs que utilizam alumínio na sua composição ao invés do zircônio, metal cerca de 100 vezes mais barato do que esse último. Caso a substituição dê certo, futuramente esses dispositivos poderão estar em domicílios de regiões áridas do mundo inteiro e até mesmo, quem sabe, ser uma forma de suprir água para fazendeiros no deserto (não, sério, sem referência à Star Wars, suprir reais fazendas em desertos!).
ATUALIZAÇÃO (08/06/18): Os pesquisadores testaram com sucesso a nova tecnologia na região de Scottsdale, no deserto do Arizona, EUA, onde a umidade costuma cair de 40% à noite para até 5% durante o dia. O teste prático e fora do laboratório foi reportado esta semana na Science Advances (Ref.9), utilizando 1,2 kg do MOF-801. Cada kg do material absorvente coletou em torno de 110 gramas de água para cada ciclo noite-dia. Mas o mais importante, Yaghi também reportou que o seu novo MOF-303 [Al(OH) (HPDC); HPDC, 1H-pyrazole-3,5-dicarboxylate] - o qual usa alumínio - é duas vezes mais eficaz por kg do que o MOF-801 mais caro de zircônio. Isso traz a implantação prática desse sistema em regiões de baixa umidade um passo mais próximo da realidade.
CRISE DE ÁGUA NO MUNDO
A escassez de água já afeta todos os continentes. Cerca de 1,2 bilhões de pessoas, ou quase um quinto da população, vive em áreas de escassez física da água (não existe água suficiente, não sendo apenas uma questão má distribuição), e outras 500 milhões de pessoas estão se aproximando dessa situação. Mais 1,6 bilhões de pessoas, ou quase um quarto da população mundial, encara escassez econômica de água (quando países não possuem a infraestrutura necessária para levar a água de rios e aquíferos até as pessoas).
E apesar de muitas áreas no mapa acima mostrarem ´pouca ou nenhuma escassez de água´, as preocupações e previsões afetam o mundo inteiro. Na União Europeia, por exemplo, a escassez de água já é um problema significativo, a qual afeta cerca de 11% da sua população e 17% do seu território em alguma extensão. Essa crise de água é um dos principais problemas que o século XXI encara e futuramente os conflitos pela água poderão desencadear numerosos e terríveis conflitos entre as nações. A população cresce de forma desenfreada, e o consumo de água cresce em ritmo duas vezes maior.
A escassez de água é um fenômeno tanto natural quanto causado pelo homem. Existe água consumível ('água doce') suficiente para a nossa atual população (em torno de 7 bilhões), mas é distribuída de forma desigual ou muito dela é desperdiçada, poluída ou usada de forma insustentável. Nesse ritmo, a partir de 2025, 1,8 bilhões de pessoas poderão viver em países ou regiões com absoluta escassez de água e dois terços da população mundial poderá estar vivendo em condições estressantes de água. E com o atual papel das mudanças climáticas, quase metade da população mundial viverá em áreas de alto estresse de água em 2030, incluindo entre 75 e 250 milhões de pessoas na África. Além disso, entre 24 e 700 milhões de pessoas poderão ser forçadas a saírem de regiões áridas e semi-áridas de habitação e se transformarem em refugiados.
Por isso que, além da adoção de medidas sustentáveis/econômicas de utilização da água por todos nós, é de fundamental importância inovações tecnológicas como o MOF-801.
REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS
Apesar de cerca de 71% da superfície do nosso planeta ser coberta por água, menos de 3% do total dessa substância, essencial para a nossa sobrevivência, é composta por água doce (que pode ser usada para o consumo). Além disso, mais de dois terços dessa água doce se encontra presa nas geleiras e outras grandes massas de gelo. Em outras palavras, a água que é realmente acessível hoje para o nosso consumo corresponde a menos de 1% do total. E em meio a uma população mundial cada vez crescente, mudanças climáticas, devastação de ecossistemas e falta de consciência ambiental da maioria, a escassez de água já é um grave problema mundial, afetando diretamente cerca de 700 milhões de pessoas em 43 países, e bilhões em alguma extensão. As regiões mais secas e desérticas são as mais prejudicadas, especialmente as mais pobres, mas uma nova invenção, detalhada recentemente em uma publicação da Science (Ref.1), pode ajudar bastante a amenizar essa situação.
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Uma das alternativas hoje para a obtenção de água em regiões com extrema escassez da mesma é a dessalinização das águas salgadas dos mares, onde osmose reversa retira o excesso de sais dissolvido nas mesmas e as tornam ideais para o consumo. Porém, essa é uma tecnologia muito cara e energeticamente muito custosa, sendo adotada com real eficiência para a população em países ricos e desenvolvidos, como Israel e Austrália. Para alcançar as pessoas em regiões mais pobres, outras estratégias baratas precisam ser criadas, e é isso o que pesquisadores estão quase conseguindo fazer ao desenvolverem um dispositivo parecido com uma esponja que retira grande quantidade de água da unidade do ar, mesmo em regiões desérticas, e tudo funcionando com um simples aquecimento solar - mais do que abundante nessas regiões! O dispositivo em questão possui o potencial de produzir quase 3 litros de água por dia para cada quilo do seu material absorvedor em áreas de muito baixa umidade, e os pesquisadores já afirmam que versões futuras do mesmo serão ainda mais eficientes!
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| Nova invenção para a colheita de água em regiões desérticas |
FAZENDAS DE UMIDADE
Estima-se que existam quase 13 sextilhões de litros de água (1021) flutuando na atmosfera em qualquer intervalo de tempo considerado. Isso equivale a quase 14% de toda a água doce presente nos lagos e rios do planeta inteiro. Toda essa água reciclável é proveniente da evaporação dos reservatórios de água na superfície terrestre (mares, rios, lagos, etc.) e da transpiração dos seres vivos, fazendo com que água líquida se transforme em vapor e se misture com o ar em volta de nós. Quando correntes de ar ascendem com esses vapores, estes vão para altitudes maiores, se condensam na forma de nuvens e precipitam na forma de chuva, fechando o ciclo da água na Terra. Mesmo só ficando óbvio, à primeira vista, a presença de água na atmosfera vendo as nuvens, o ar à nossa volta é cheio de água, bastando ter um copo gelado em mãos para ver uma grande quantidade desse líquido condensando na sua parte externa.
Há muito tempo os cientistas tentam captar água do ar para abastecer regiões em necessidade, mas todas as tecnologias de absorção/condensação experimentadas até pouco tempo atrás ou precisavam de muita eletricidade para funcionar ou exigiam uma alta umidade no ar, tornando-as inúteis para o propósito principal visado. Essa perseguição tecnológica é tão conhecida que a mais do que famosa saga Star Wars faz uma grande referência à questão, ao criar no seu Universo as 'fazendas de umidade', uma área de terras devotada à produção de água através da sua retirada do ar atmosférico e a qual depende dos seus ´vaporators´, um tipo de dispositivo que pode colher o excesso de umidade atmosférica. Em mundos desérticos e quentes da saga, como a famosa Tatooine, as fazendas de umidade são uma atividade vital. A família Lars, na qual Luke Skywalker era adotado, era proprietária de uma dessas fazendas.
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| Fãs de Star Wars imediatamente reconhecerão essa paisagem: a fazenda de umidade da família Lars, com seus característico vaporators. Aliás, Owen Lars comprou os icônicos andróides C-3PO e R2D2 por causa da habilidade do C-3PO de falar Boccee a linguagem binária dos vaporators e, no caso do R2-D2, por causa da sua utilidade geral como um dróide astromech, o que poderia ser de grande ajuda para monitorar os dispositivos dessas fazendas. Fonte: Starwars.Wikia |
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Nesse sentido, um time de pesquisa da Universidade da Califórnia em parceria com o MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) criou um verdadeiro vaporator. O dispositivo formulado foi baseado em um material orgânico-metálico de armação-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6] que captura água da atmosfera em condições ambientes que utilizam baixa intensidade de calor da luz solar natural (1kW por metro quadrado). O dispositivo é capaz de colher 2,8 litros de água por quilograma de MOF ('armação orgânica-metálica', traduzindo da sigla em inglês) diariamente em umidades tão baixas quanto 20%, sem necessitar de adicional injeção de energia! Durante o dia, regiões desérticas podem ter umidade variando de baixíssimos 10% até 30% de umidade relativa, mas durante a noite, geralmente a umidade fica em torno de 50%. E, é justamente à noite que o dispositivo ficaria captando a água para depois ser colhida de dia, ou seja, podendo render captações bem maiores do que 3 litros.
O MOF-801 teve o desenvolvimento liderado pelo químico e pesquisador Omar Yaghi, este o qual vem trabalhando com tais materiais há 20 anos. Apesar do grande avanço, um problema ainda precisa ser lidado: o custo do dispositivo. Como é utilizado zircônio na manufatura do MOF-801, e o quilo desse metal custa cerca de $150, o custo final acaba impedindo que o novo dispositivo seja utilizado de forma muito ampla, principalmente em regiões muito pobres. Porém, Yaghi diz que o seu grupo de pesquisa já teve sucesso em desenvolver MOFs que utilizam alumínio na sua composição ao invés do zircônio, metal cerca de 100 vezes mais barato do que esse último. Caso a substituição dê certo, futuramente esses dispositivos poderão estar em domicílios de regiões áridas do mundo inteiro e até mesmo, quem sabe, ser uma forma de suprir água para fazendeiros no deserto (não, sério, sem referência à Star Wars, suprir reais fazendas em desertos!).
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ATUALIZAÇÃO (08/06/18): Os pesquisadores testaram com sucesso a nova tecnologia na região de Scottsdale, no deserto do Arizona, EUA, onde a umidade costuma cair de 40% à noite para até 5% durante o dia. O teste prático e fora do laboratório foi reportado esta semana na Science Advances (Ref.9), utilizando 1,2 kg do MOF-801. Cada kg do material absorvente coletou em torno de 110 gramas de água para cada ciclo noite-dia. Mas o mais importante, Yaghi também reportou que o seu novo MOF-303 [Al(OH) (HPDC); HPDC, 1H-pyrazole-3,5-dicarboxylate] - o qual usa alumínio - é duas vezes mais eficaz por kg do que o MOF-801 mais caro de zircônio. Isso traz a implantação prática desse sistema em regiões de baixa umidade um passo mais próximo da realidade.
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CRISE DE ÁGUA NO MUNDO
A escassez de água já afeta todos os continentes. Cerca de 1,2 bilhões de pessoas, ou quase um quinto da população, vive em áreas de escassez física da água (não existe água suficiente, não sendo apenas uma questão má distribuição), e outras 500 milhões de pessoas estão se aproximando dessa situação. Mais 1,6 bilhões de pessoas, ou quase um quarto da população mundial, encara escassez econômica de água (quando países não possuem a infraestrutura necessária para levar a água de rios e aquíferos até as pessoas).
E apesar de muitas áreas no mapa acima mostrarem ´pouca ou nenhuma escassez de água´, as preocupações e previsões afetam o mundo inteiro. Na União Europeia, por exemplo, a escassez de água já é um problema significativo, a qual afeta cerca de 11% da sua população e 17% do seu território em alguma extensão. Essa crise de água é um dos principais problemas que o século XXI encara e futuramente os conflitos pela água poderão desencadear numerosos e terríveis conflitos entre as nações. A população cresce de forma desenfreada, e o consumo de água cresce em ritmo duas vezes maior.
A escassez de água é um fenômeno tanto natural quanto causado pelo homem. Existe água consumível ('água doce') suficiente para a nossa atual população (em torno de 7 bilhões), mas é distribuída de forma desigual ou muito dela é desperdiçada, poluída ou usada de forma insustentável. Nesse ritmo, a partir de 2025, 1,8 bilhões de pessoas poderão viver em países ou regiões com absoluta escassez de água e dois terços da população mundial poderá estar vivendo em condições estressantes de água. E com o atual papel das mudanças climáticas, quase metade da população mundial viverá em áreas de alto estresse de água em 2030, incluindo entre 75 e 250 milhões de pessoas na África. Além disso, entre 24 e 700 milhões de pessoas poderão ser forçadas a saírem de regiões áridas e semi-áridas de habitação e se transformarem em refugiados.
Por isso que, além da adoção de medidas sustentáveis/econômicas de utilização da água por todos nós, é de fundamental importância inovações tecnológicas como o MOF-801.
Artigos Relacionados:
REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS
- http://science.sciencemag.org/content/early/2017/04/12/science.aam8743
- http://www.sciencemag.org/news/2017/04/new-solar-powered-device-can-pull-water-straight-desert-air
- http://www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml
- http://www.iwa-network.org/event/world-water-congress-exhibition-2016/water-scarcity-and-drought-summit/
- http://ec.europa.eu/environment/pubs/pdf/factsheets/water_scarcity.pdf
- https://water.usgs.gov/edu/watercycleatmosphere.html
- http://biology.fullerton.edu/dsc/school/climate.html
- https://water.usgs.gov/edu/earthwherewater.html
- http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat3198
