Uma equipe de engenheiros da Universidade do Texas em Austin desenvolveu recentemente uma jaqueta inovadora que pode coletar água potável diretamente do ar e, simultaneamente, lançou um sistema recorde de coleta de água atmosférica movido a energia solar, que deverá fornecer uma maneira nova e portátil de usar água para pessoas que não têm fontes de água limpa. Os investigadores dizem que esta tecnologia é particularmente adequada para pessoas que passam longos períodos de tempo na natureza ou em áreas com infraestruturas fracas, incluindo caminhantes, campistas, corredores de longa distância, trabalhadores agrícolas, pessoal de resgate de emergência e militares.
Esta "camisa de água" usa materiais têxteis especialmente projetados que podem absorver a umidade do ar circundante, guiar o vapor de água ao longo das fibras em uma unidade de coleta removível e, em seguida, aquecer e liberar a água através do dispositivo dobrável de coleta de água, obtendo finalmente água limpa que pode ser bebida diretamente. Sob diferentes condições de umidade, a jaqueta pode produzir aproximadamente 400 a 900 ml de água potável por dia, o equivalente a 14 a 30 onças fluidas, proporcionando uma capacidade de abastecimento considerável para que os indivíduos obtenham fontes de água em trânsito.
Yu Guihua, um dos líderes do projeto e professor do Departamento de Engenharia Mecânica do Cockrell Institute of Technology e do Texas Materials Research Institute, destacou que, no passado, as pessoas geralmente imaginavam a "extração de água do ar" como equipamentos fixos, como caixas, dispositivos em forma de placa ou grandes leitos de adsorção, mas esta pesquisa tenta "reconstruir" completamente esse tipo de tecnologia em termos de forma. Se os próprios tecidos pudessem coletar a umidade do ar, isso abriria possibilidades e aplicações inteiramente novas para o uso pessoal e portátil da água.
Comparado com os materiais existentes de absorção de água atmosférica, este novo tipo de tecido alcançou cerca de três a dez vezes uma melhoria no desempenho em larga escala. Seu principal avanço não é apenas melhorar a capacidade de absorção de água, mas também redesenhar o caminho de transporte da água na fibra. Através do design colaborativo de estrutura e materiais, a equipa de investigação permitiu que a água fosse rapidamente convertida de vapor de água no ar em líquido na superfície da fibra e depois transmitida de forma eficiente para o interior do tecido, conseguindo assim um salto do protótipo de laboratório para um sistema vestível.
Keith Johnston, co-autor do projeto e professor de engenharia química, destacou que a verdadeira chave é o desenho deste “caminho de transmissão rápido”, em vez de simplesmente fazer um material extra absorvente de água. É este sistema de transmissão do vapor de água para o estado líquido e depois para o tecido que permite que o material tenha um desempenho muito mais eficiente do que as soluções tradicionais em aplicações práticas, estabelecendo as bases para a expansão em mais formas de produtos, como roupas, mochilas, tendas e instalações de abrigo de emergência.
A equipa de investigação afirmou que, no futuro, concentrar-se-á na exploração da aplicação desta tecnologia em recreação ao ar livre, trabalho de campo, resposta a catástrofes e áreas com seca ou infra-estruturas de abastecimento de água fracas, esforçando-se para tornar os dispositivos vestíveis de recolha de água um meio suplementar para melhorar a segurança e a acessibilidade da água. Neste processo, como alcançar produção escalável, durabilidade e conforto do usuário dos materiais, garantindo ao mesmo tempo o desempenho, será uma direção importante para a engenharia subsequente.
Paralelamente à jaqueta, a equipe também desenvolveu um dispositivo portátil de extração de água atmosférica movido a energia solar e concluiu testes de campo no ambiente quente e árido do deserto de Chihuahuan, no Novo México, e no clima úmido de Austin, Texas. Os resultados dos testes mostram que o sistema pode coletar aproximadamente 1,3 litros, ou 44 onças fluidas, de água potável por dia em ambientes áridos e semi-úmidos, demonstrando capacidades estáveis de produção de água em todas as condições climáticas.
Calculado com base na utilização do material, este sistema pode produzir cerca de 4,3 litros de água por quilograma de material absorvente por dia, o que equivale a uma produção média diária de água de cerca de 1,1 galão por 2,2 libras de material, quebrando os recordes relatados em muitos estudos semelhantes anteriores. Guan Weixin, um dos primeiros autores do artigo, disse que este é um passo importante para a “coleta prática de água atmosférica”. Os anos de acumulação da equipe, desde o projeto molecular até a operação real do sistema, finalmente alcançaram um avanço na integração em um dispositivo implantável em campo.
O núcleo deste sistema de captação de água de alto desempenho é um tecido especial de hidrogel feito de materiais derivados de biomassa, que completa o processo de adsorção e liberação de vapor de água com baixo consumo de energia. Os hidrogéis podem absorver o vapor de água do ar e, quando aquecidos pela luz solar, podem liberar a água absorvida e depois coletá-la em água líquida por meio de condensação, usando assim a energia solar para conduzir um ciclo completo de coleta de água.
A equipa de investigação salienta que esta tecnologia tem um elevado potencial de aplicação em muitas das regiões com maior escassez de água do mundo, tais como partes do Norte de África, do Médio Oriente, do Sul da Ásia e da África Subsariana, onde é muitas vezes difícil construir e manter infraestruturas tradicionais de abastecimento de água centralizadas. Através desta solução de captação de água distribuída à base de têxteis e gel, comunidades remotas, locais de ajuda humanitária e áreas com infra-estruturas limitadas têm o potencial de obter acesso a uma fonte de água potável que não requer redes de tubagens complexas.
Resultados relevantes foram publicados em duas revistas, "Science Advances" e "Nature Water". O primeiro detalha a estrutura hierárquica de fibra têxtil escalável para coleta de água atmosférica pessoal e vestível, e o último demonstra o projeto e a verificação de campo de um sistema portátil de coleta de água atmosférica de alto nível, movido a energia solar, sob diferentes condições climáticas. A equipa de investigação acredita que à medida que estes materiais e sistemas continuam a amadurecer e a avançar para a aplicação, o cenário futuro de pessoas "obtendo água potável através do uso de roupas" em ambientes com escassez de água está gradualmente a passar da imaginação para a realidade.