Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert
Remover o sal da água do mar para torná-la própria para beber significa superar uma série de desafios científicos, incluindo otimizar a membrana usada para o processo de dessalinização – e novas pesquisas sobre essas membranas prometem tornar toda a operação mais barata e acessível no futuro.
Os cientistas descobriram uma maneira de tornar as membranas potencialmente 30-40 por cento mais eficientes em termos de energia necessária para filtrar a água. A chave para essa abordagem está na densidade das membranas em um nível de nanoescala.
Em um novo estudo, a equipe descreve que manter a densidade das membranas consistente é mais importante do que a espessura da própria membrana. Isso pode melhorar a técnica de limpeza com água conhecida como osmose inversa, em que os minerais são capturados e removidos por uma membrana por meio do uso de pressão.
“As membranas de osmose inversa são amplamente utilizadas para limpar água, mas ainda há muita coisa que não sabemos sobre elas”, disse o engenheiro ambiental Manish Kumar, da Universidade do Texas em Austin (EUA).
“Não podíamos realmente dizer como a água se move através delas, então todas as melhorias nos últimos 40 anos foram essencialmente feitas no escuro.”
Para obter uma visão mais clara dessas membranas, Kumar e seus colegas usaram uma técnica de microscopia eletrônica multimodal – combinando uma análise da composição química com mapeamento 3D em nanoescala – para modelar a eficiência com que a água poderia ser limpa.
A pesquisa foi motivada pela observação de que membranas mais espessas costumam ser melhores no trabalho de dessalinização, o que é contra-intuitivo, considerando que há mais material para a água atravessar.
O que a modelagem revelou foi que as inconsistências e ‘zonas mortas’ na membrana desempenharam um papel maior do que a espessura.
Se tivermos uma densidade das membranas uniformemente distribuída, mais água pode ser limpa com menos energia, sugerem os pesquisadores – economizando dinheiro para grandes corporações e consumidores de pequena escala, e permitindo maior acesso à tecnologia.
“Você pode ver como alguns lugares são mais ou menos densos em um filtro de café a olho nu, por exemplo”, disse o engenheiro químico Enrique Gomez, da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA).
“Em membranas de filtração, parece uniforme, mas não é assim em nanoescala, e a maneira que você controla essa distribuição de massa é realmente importante para o desempenho da filtração de água.”
A produção de água doce é vital não apenas para a saúde pública, mas também para uso na agricultura e na produção de energia. Bilhões de galões de água são limpos todos os anos, portanto, melhorias na eficiência de 30-40% podem fazer uma grande diferença.
A capacidade de mapear membranas em uma resolução tão pequena – menos da metade do diâmetro de uma fita de DNA, neste caso – significa que os cientistas agora têm uma compreensão muito mais refinada do que torna uma membrana melhor para a osmose inversa. Isso, por sua vez, deve basear pesquisas futuras para melhorar ainda mais a eficiência.
Existem inúmeras maneiras de limpar a água salgada para usá-la para outros fins, mas a abordagem do uso da membrana já é uma das mais eficientes. Os pesquisadores agora estão procurando maneiras de continuar a melhorar e personalizar esse método para usos específicos.
“A gestão da água doce está se tornando um desafio crucial em todo o mundo”, disse Gomez. “Escassez, secas – com o aumento dos padrões climáticos severos, espera-se que esse problema se torne ainda mais significativo”.
“É extremamente importante ter disponibilidade de água limpa, especialmente em áreas de poucos recursos”.
A pesquisa foi publicada na Science.
