Como é possível que, existindo 13 milhões de gigalitros de água na atmosfera, mais de 2,2 mil milhões de pessoas não tenham acesso a água potável?
Essa foi a motivação inicial para a equipa interdisciplinar. Participaram o Centro de Excelência para Ciência e Inovação do Carbono, centro especializado em energias limpas de Sydney; a Equipa Graphene da Universidade de Nova Gales do Sul em Sydney, liderada pelo professor associado Rakesh Joshi; e a equipa de investigação do físico chinês Kostaya Novoselov, vencedor do Prémio Nobel em 2010.
Óxido de grafeno, chave para obter água do ar
Nesta descoberta, o grafeno é a grande chave para o sucesso. Desde que surgiu em 2004, os cientistas investigam como utilizá-lo em diferentes desenvolvimentos tecnológicos de todo o tipo, que vão desde o uso em baterias até ao combate a doenças. Muitos consideram-no o material do futuro.
As suas propriedades são extremamente revolucionárias: é resistente como o aço, leve como uma pena e melhor condutor elétrico do que o cobre. Mas para este estudo utilizaram óxido de grafeno, ou seja, com grupos que contêm oxigénio, sabendo que seria útil para a adsorção (a concentração de uma substância dissolvida, seja na superfície de um sólido, seja em torno das partículas de um colóide) da água.
No óxido, eles intercalaram íons de cálcio, outro elemento de boa adsorção, e «algo mágico aconteceu», explicam na UNSW. A descoberta é que, com a combinação, as ligações de hidrogénio entre a água e o cálcio ficaram ainda mais fortes.
O que isso significa? Que a água adsorvida no nanomaterial é consideravelmente maior do que a que pode ser obtida no óxido de grafeno e no cálcio separadamente. Como muitas vezes acontece na ciência, “o todo é maior do que a soma das partes”.
As simulações modeladas em nível molecular foram realizadas de forma teórica e experimental no supercomputador de Canberra, dependente da Australian National Computer Infrastructure.
O trabalho computacional foi liderado por Amir Karton, da Universidade da Nova Inglaterra, que explicou a importância da descoberta: “esses conhecimentos agora ajudam a projetar sistemas ainda melhores para a geração de água atmosférica, oferecendo uma solução sustentável para o crescente desafio da disponibilidade de água doce na Austrália e em regiões com estresse hídrico em todo o mundo”.
Mas a descoberta não ficou por aí. Depois de acertar a fórmula, eles avançaram num ajuste do design. Fabricaram óxido de grafeno com iões de cálcio na forma de aerogel, um material muito leve com alta capacidade de adsorção devido aos seus microporos que aceleram o processo.
Um nanomaterial revolucionário em aerogel
O resultado é que o nanomaterial pode reter mais de três vezes o seu peso em água e mais rapidamente do que outras tecnologias existentes para produzir água a partir do oxigénio. Além disso, consome menos eletricidade porque só requer aquecer o sistema a 50 graus para obter água.
Até ao momento, trata-se de uma descoberta preliminar que deverá ser ampliada para escalar a tecnologia e desenvolver protótipos de teste.
Embora entre 2015 e 2022, a ONU reconheça que aumentou a percentagem da população mundial com acesso a um consumo seguro e saudável, em 2030 ainda estarão excluídos mais de 2000 milhões de pessoas, segundo estimativas. Mas o relatório de 2024 também esclarece que isso será «ao ritmo atual».
«A nossa tecnologia terá aplicação em qualquer região onde haja humidade suficiente, mas acesso limitado ou disponibilidade de água potável», explica o Dr. Joshi, professor associado da UNSW Sydney.
Como sempre acontece com os avanços científicos, o futuro está por se ver…
