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Equipamento pode ser usado em áreas remotas e com recursos limitados, para ajudar refugiados de desastres naturais ou por soldados
Pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveram um dessalinizador portátil, que também é capaz de remover partículas da água, tornando-a própria para o consumo. Pesando menos de 10 kg, a peça tem o tamanho de uma mala de viagem média e necessita de menos energia para funcionar do que o suficiente para recarregar um aparelho celular.
O instrumento, inclusive, já está disponível para venda na internet, por cerca de US$ 50 (ou R$ 254). A ferramenta é acompanhada de um pequeno painel solar portátil, que também é capaz de alimentar a máquina.
A água resultante do processo é potável, inclusive excedendo os padrões de qualidade estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Além disso, o funcionamento da máquina é bem simples: um dispositivo “amigável” que funciona com o apertar de apenas um botão. Ao contrário de outras unidades portáteis de dessalinização, que exigem que a água passe por filtros, o novo dispositivo utiliza energia elétrica para remover partículas da água.
A eliminação da necessidade de substituição de filtros também reduz consideravelmente os valores gastos com manutenção a longo prazo, o que pode incentivar que a unidade seja implantada em áreas remotas e com recursos limitados, como em pequenas ilhas ou a bordo de navios de carga marítimos. A ferramenta também pode ser usada para ajudar refugiados de desastres naturais ou por soldados que realizam operações militares de longo prazo.
— Este é realmente o culminar 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 colocar todos esses avanços em uma caixa, construir um sistema e demonstrá-lo no oceano, foi uma experiência realmente significativa e gratificante para mim — diz Jongyoon Han, um dos autores do estudo e professor de engenharia elétrica e ciência da computação, de engenharia biológica e membro do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE).
Tecnologia sem filtro
As unidades de dessalinização portáteis disponíveis comercialmente, em geral, exigem bombas de alta pressão para empurrar a água através dos filtros, e que são muito difíceis de serem reduzidas em tamanho sem comprometer a eficiência energética do dispositivo, explica Junghyo Yoon, outro autor do projeto. Em vez disso, a invenção se baseia em uma técnica chamada polarização de concentração de íons (ICP, da sigla em inglês), 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 uma segunda corrente de água, que é descarregada.
O processo remove sólidos dissolvidos e suspensos, permitindo que a água limpa passe pelo canal. Uma vez que 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 de sal restantes.
Eles usaram o aprendizado de máquina para encontrar a combinação ideal de módulos ICP e eletrodiálise. A configuração ideal inclui um processo ICP de dois estágios, com a água fluindo através de seis módulos no primeiro estágio e depois por três, no segundo, seguido por um único processo de eletrodiálise. Isso minimizou o uso de energia, garantindo que o processo permaneça autolimpante.
— Embora seja verdade que algumas partículas carregadas possam ser capturadas na membrana de troca iônica, se ficarem presas, apenas invertemos a polaridade do campo elétrico e as partículas carregadas podem ser facilmente removidas — explica Yoon.
Os pesquisadores projetaram o dispositivo justamente para não especialistas, com apenas um botão para iniciar o processo automático de dessalinização e purificação. Os pesquisadores também criaram um aplicativo de smartphone que pode controlar a unidade sem fio e relatar dados em tempo real sobre consumo de energia e salinidade da água.
Testes na praia
Depois de realizar experimentos em laboratório usando água com diferentes níveis de salinidade e turbidez, eles testaram o dispositivo em Carson Beach, em Boston. Os pesquisadores colocaram a caixa na praia e jogaram o tubo de alimentação na água. Em cerca de meia hora, o dispositivo encheu um copo de plástico com água potável.
— Foi um sucesso, mesmo em sua primeira execução, o que foi bastante emocionante e surpreendente. Mas acho que a principal razão do nosso sucesso é o acúmulo de todos
A água resultante superou as diretrizes de qualidade da Organização Mundial da Saúde, e a unidade reduziu a quantidade de sólidos suspensos em pelo menos um fator de 10. Seu protótipo gera água potável a uma taxa de 0,3 litros por hora e requer apenas 20 watts de energia por litro.