Da água do mar à água potável, com o apertar de um botão

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Pesquisadores do MIT desenvolveram uma unidade portátil de dessalinização, pesando menos de 10 quilos, que pode remover partículas e sais para gerar água potável.

O dispositivo do tamanho de uma mala, que requer menos energia para operar do que um carregador de celular, também pode ser acionado por um pequeno painel solar portátil, que pode ser adquirido online por cerca de US$ 50. Gera automaticamente água potável que excede os padrões de qualidade da Organização Mundial de Saúde. A tecnologia é empacotada em um dispositivo amigável que funciona com o apertar de um botão.

Ao contrário de outras unidades de dessalinização portáteis que exigem que a água passe por filtros, este dispositivo utiliza energia elétrica para remover partículas da água potável. A eliminação da necessidade de filtros de substituição reduz consideravelmente os requisitos de manutenção a longo prazo.

Isso pode permitir que a unidade seja implantada em áreas remotas e com recursos limitados, como comunidades em pequenas ilhas ou a bordo de navios de carga marítimos. Também poderia ser usado para ajudar refugiados que fogem de desastres naturais ou por soldados que realizam operações militares de longo prazo.

"Este é realmente o ponto culminante de uma jornada de 10 anos em que eu e meu grupo estivemos. Trabalhamos durante anos na física por trás dos processos individuais de dessalinização, mas colocando todos esses avanços em uma caixa, construindo um sistema e demonstrando-o em o oceano, foi uma experiência realmente significativa e gratificante para mim", diz o autor sênior Jongyoon Han, professor de engenharia elétrica, ciência da computação e engenharia biológica e membro do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE).

Juntando-se a Han no papel estão o primeiro autor Junghyo Yoon, um cientista pesquisador da RLE; Hyukjin J. Kwon, um ex-pós-doutorado; SungKu Kang, pós-doutorando na Northeastern University; e Eric Brack do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA (DEVCOM). A pesquisa foi publicada online na revista Environmental Science and Technology.

Tecnologia sem filtro

As unidades de dessalinização portáteis disponíveis comercialmente normalmente requerem bombas de alta pressão para empurrar a água através dos filtros, que são muito difíceis de miniaturizar sem comprometer a eficiência energética do dispositivo, explica Yoon.

Em vez disso, sua unidade conta com uma técnica chamada polarização por concentração de íons (ICP), que foi iniciada pelo grupo de Han há mais de 10 anos. Em vez de filtrar a água, o processo ICP aplica um campo elétrico às membranas colocadas acima e abaixo de um canal de água. As membranas repelem partículas carregadas positiva ou negativamente – incluindo moléculas de sal, bactérias e vírus – à medida que passam. As partículas carregadas são canalizadas para um segundo fluxo de água que é eventualmente descarregado.

O processo remove sólidos dissolvidos e suspensos, permitindo que a água limpa passe pelo canal. Como requer apenas uma bomba de baixa pressão, o ICP usa menos energia do que outras técnicas.

Mas o ICP nem sempre remove todos os sais que flutuam no meio do canal. Assim, os pesquisadores incorporaram um segundo processo, conhecido como eletrodiálise, para remover os íons salinos remanescentes.

Yoon e Kang usaram aprendizado de máquina para encontrar a combinação ideal de módulos de ICP e eletrodiálise. A configuração ideal inclui um processo ICP de dois estágios, com água fluindo por seis módulos no primeiro estágio e depois por três no segundo estágio, seguido por um único processo de eletrodiálise. Isso minimizou o uso de energia enquanto garante que o processo permaneça autolimpante.