Cientistas desenvolvem método paralelo para coleta de neblina e tratamento de água

A recolha de nevoeiro oferece às regiões desprovidas de lagos e rios outra fonte de água doce, mas nos centros urbanos, onde a água é muitas vezes escassa, existe o desafio adicional da poluição atmosférica. Agora, os investigadores desenvolveram uma forma simples de recolher simultaneamente água do nevoeiro e remover contaminantes nocivos, um avanço que poderá ajudar a proporcionar a milhões de pessoas em todo o mundo o acesso a água potável.

Conforme relatado hoje na revista Nature Sustainability, os pesquisadores demonstram como uma malha de aço nanoengenharia com um revestimento especial movido a energia solar pode coletar gotas de água da neblina e, em seguida, tratar a água para torná-la segura para beber. O revestimento, um polímero composto por nanopartículas de dióxido de titânio, tem a capacidade única de permanecer reativo quando exposto à luz solar e remover a poluição, faça chuva ou faça sol, 24 horas por dia.

Esta abordagem híbrida e totalmente passiva para coletar e tratar água é “a primeira em seu campo”, de acordo com o investigador principal Thomas Schutzius, professor assistente de engenharia mecânica na UC Berkeley. Anteriormente, foi professor assistente na ETH Zurique, onde a maior parte deste trabalho foi concluída.

“Com a captação de água, queremos resolver o problema da criação de água potável onde ela é necessária, mas existe o problema simultâneo da poluição do ar nos centros urbanos”, disse Schutzius. “Achamos que a resposta é o tratamento paralelo, então nosso objetivo era desenvolver coletores de neblina que pudessem coletar água e remover parte dessa poluição – especialmente a poluição orgânica – enquanto permanecessem passivos.”

Solução para todo o dia e qualquer clima

Durante anos, os pesquisadores vêm desenvolvendo sistemas passivos para coletar com eficiência gotículas microscópicas de água da neblina, muitas vezes usando grandes cercas verticais de malha nanoscópica. Este trabalho anterior, no entanto, concentrou-se na neblina não contaminada. Em ambientes urbanos e industriais, e mesmo em zonas a favor do vento, as gotículas de nevoeiro podem ficar contaminadas com níveis perigosos de poluentes orgânicos, muitos deles ligados ao cancro ou a outros problemas graves de saúde, tornando a água recolhida imprópria para beber.

Thomas Schutzius, professor assistente de engenharia mecânica na UC Berkeley.

Para remover esses contaminantes das gotículas de água capturadas, os pesquisadores recorreram a revestimentos de polímero. O autor principal, Ritwick Ghosh, cientista do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros e pesquisador visitante da ETH Zurich, já havia descoberto que era possível tratar, até certo ponto, névoa contaminada usando revestimentos de malha contendo nanopartículas de óxido metálico fotocataliticamente ativas. como dióxido de titânio.

Esses revestimentos tornam-se reativos quando expostos à luz solar e fazem com que as moléculas de poluição nas gotículas de neblina se decomponham em agentes inofensivos, tornando a água coletada segura para beber. Mas esses revestimentos exigiam iluminação ultravioleta ativa e contínua para realizar o trabalho, o que impedia sua capacidade de tratar eficazmente os poluentes orgânicos.

Neste último estudo, Schutzius e Ghosh deram o próximo passo para tornar o tratamento totalmente passivo: otimizaram o revestimento de nanopartículas para que pudesse continuar a tratar a água sem exigir exposição contínua à luz UV.

“A chave aqui é que podemos tornar a superfície reativa quando está ensolarado, e ela permanece reativa mesmo quando está com neblina ou nublado – exibindo um comportamento quase capacitivo”, disse Schutzius, descrevendo a capacidade do revestimento reativo de armazenar carga, bem como uma bateria, possibilitando o tratamento eficaz da água independentemente das condições climáticas e da hora do dia.

Excelência no tratamento

Como parte deste estudo, os pesquisadores testaram dois tipos de revestimento, hidrofílico e hidrofóbico. Ambos tiveram desempenho igualmente bom na coleta de água, mas a versão hidrofílica se destacou no tratamento.

Como o revestimento hidrofílico atrai água, as gotas de água coletadas formam uma película fina ao longo da malha, permitindo que as moléculas poluentes percorram uma curta distância antes de encontrarem o revestimento reativo da malha, o que as faz decair. Por outro lado, o revestimento hidrofóbico, ou repelente à água, faz com que a água se acumule em uma camada espessa na malha, exigindo mais tempo para que as partículas contaminantes alcancem a superfície reativa.