Materiais Avançados

Floresta de nanotubos captura água potável do ar

Floresta de nanotubos captura água potável do ar
O princípio de funcionamento (esquerda), o protótipo do material (centro) e o besouro do deserto, que inspirou todo o trabalho (direita). [Imagem: Ajayan Group]

Água do ar

Além dos moradores do entorno das regiões desérticas, as mudanças climáticas estão disseminando a preocupação com o fornecimento confiável de água potável durante o ano todo.

Recentemente, vários projetos de coletores de água potável a partir da umidade do ar têm sido propostos, incluindo uma malha inspirada no besouro do deserto, um animal que sobrevive capturando do ar toda a água de que necessita.

Agora, o mesmo besouro da Namíbia (Stenocara gracilipes) inspirou Sehmus Ozden a construir o que se acredita ser o mais eficiente coletor de umidade do ar já fabricado até agora.

Bioinspiração

O besouro coleta a umidade do ar em suas costas por meio de uma estrutura extremamente eficiente, uma rede de microcanais formados alternadamente por materiais hidrofóbicos e hidrofílicos, que dirigem as gotículas até sua boca.

Em lugar de canais, Ozden usou uma "floresta" de nanotubos de carbono, criando o que ele chama de "armação higroscópica", um material com forte afinidade pelo vapor d'água, o suficiente para capturar esse vapor a partir da atmosfera.

Para isso, os nanotubos de carbono foram modificados para assumir uma característica hidrofílica (que tem afinidade com a água) no topo, e hidrofóbica (repelente de água) na base.

O bloco de nanotubos atrai as moléculas de água do ar e as mantém presas em seu interior, já que a água fica sem saída porque o outro lado dos nanotubos é hidrofóbico.

Eficiência

Os testes mostraram que a floresta de nanotubos captura até 80% do seu peso em água.

O rendimento depende da umidade do ar: uma amostra de 0,25 cm2 da floresta de nanotubos, pesando apenas 8 miligramas, capturou 27,4% do seu peso depois de 11 horas em ar seco, e 80% depois de 13 horas em ar úmido.

"O material não necessita nenhuma energia externa e mantém a água presa dentro da floresta. Você pode então comprimir o material para retirar a água e usá-lo novamente," disse Ozden.

Na verdade, então, embora muito eficiente, um uso em larga escala da solução exigirá sim energia externa, para comprimir o material e coletar a água em tanques.

Além disso, será necessário desenvolver técnicas para fabricar os nanotubos em larga escala e baratear seu custo.

Enquanto isso, mais próximos da praticidade, engenheiros alemães estão usando uma "solução líquida" para criar a primeira planta-piloto de uma usina que capta água potável da umidade do ar.

Bibliografia:

Anisotropically Functionalized Carbon Nanotube Array Based Hygroscopic Scaffolds
Sehmus Ozden, Liehui Ge, Tharangattu N. Narayanan, Amelia H. C. Hart, Hyunseung Yang, Srividya Sridhar, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan
Applied Materials & Interfaces
Vol.: Just Accepted Manuscript
DOI: 10.1021/am5022717
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am5022717




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