Transformando água poluída em combustível limpo e água potável

Pesquisadores de Cambridge criaram um dispositivo flutuante, movido a energia solar, que converte água contaminada em combustível de hidrogênio limpo e água potável, oferecendo uma solução sustentável para crises globais de energia e água, usando princípios dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6, 7, 8, 9 e 11.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Cambridge criou um dispositivo flutuante inovador que aproveita a energia solar para converter água contaminada ou água do mar em combustível de hidrogênio limpo e água purificada. Este dispositivo é particularmente benéfico para áreas com recursos limitados ou sem acesso à rede, pois pode funcionar com qualquer fonte de água aberta e não depende de fontes de energia externas.

A inovação é inspirada na fotossíntese, o processo pelo qual as plantas convertem a luz solar em alimento. No entanto, ao contrário das versões anteriores da “folha artificial”, que poderia produzir combustível de hidrogênio verde a partir de fontes de água limpa, este novo dispositivo funciona a partir de fontes poluídas ou de água do mar e pode produzir água potável ao mesmo tempo.

Os testes do dispositivo mostraram que ele era capaz de produzir água limpa a partir de água altamente poluída, água do mar e até mesmo do rio Cam, no centro de Cambridge. “Reunir a produção de combustíveis solares e a purificação de água em um único dispositivo é complicado”, afirma Chanon Pornrungroj, doutor do Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, coautor do artigo. “A divisão da água impulsionada pela energia solar, onde as moléculas de água são decompostas em hidrogênio e oxigênio, precisa começar com água totalmente pura porque qualquer contaminante pode envenenar o catalisador ou causar reações químicas secundárias indesejadas.”

“Em regiões remotas ou em desenvolvimento, onde a água potável é relativamente escassa e a infraestrutura necessária para a purificação da água não está prontamente disponível, a divisão da água é extremamente difícil”, revela o coautor Ariffin Mohamad Annuar. “Um dispositivo que pudesse funcionar com água contaminada poderia resolver dois problemas ao mesmo tempo: poderia dividir a água para produzir combustível limpo e poderia produzir água potável.”

Pornrungroj e Annuar, ambos membros do grupo de pesquisa do professor Erwin Reisner, criaram um projeto que fazia exatamente isso. Eles depositaram um fotocatalisador em uma malha de carbono nanoestruturada que é um bom absorvedor de luz e calor, gerando o vapor d'água usado pelo fotocatalisador para criar hidrogênio. A malha porosa de carbono, tratada para repelir a água, serviu tanto para ajudar o fotocatalisador a flutuar quanto para mantê-lo afastado da água abaixo, para que contaminantes não interferissem em sua funcionalidade.

Além disso, o novo dispositivo aproveita melhor a energia do Sol. “O processo de produção de combustíveis solares baseado na luz utiliza apenas uma pequena porção do espectro solar – há uma grande parte do espectro que não é utilizada”, informa Annuar. A equipe usou uma camada branca absorvente de UV no topo do dispositivo flutuante para produção de hidrogênio por meio da divisão da água. O restante da luz do espectro solar é transmitido para a parte inferior do aparelho, que vaporiza a água. “Dessa forma, estamos aproveitando melhor a luz – obtemos o vapor para a produção de hidrogênio e o resto é vapor d’água”, complementa Pornrungroj.

Um dispositivo que possa produzir combustível limpo e água limpa ao mesmo tempo, utilizando apenas a energia solar, poderia ajudar a resolver as crises energéticas e hídricas que tantas partes do mundo enfrentam. Por exemplo, a poluição do ar interior causada pela utilização de combustíveis “sujos”, como o querosene, é responsável por mais de 3 milhões de mortes anualmente, segundo a Organização Mundial de Saúde. Cozinhar com hidrogênio verde poderia ajudar a reduzir significativamente esse número. E 1,8 bilhão de pessoas em todo o mundo ainda não têm água potável em casa.

“É também um projeto muito simples: em apenas alguns passos, podemos construir um dispositivo que funciona bem com água de uma ampla variedade de fontes”, assegura Annuar. “É muito tolerante a poluentes e o design flutuante permite que o substrato funcione em águas muito turvas ou lamacentas”, destaca Pornrungroj. “É um sistema altamente versátil.”

“Nosso dispositivo ainda é uma prova de princípio, mas esses são os tipos de soluções que precisamos se quisermos desenvolver uma economia verdadeiramente circular e um futuro sustentável”, afirma Reisner, que liderou a pesquisa. “A crise climática e as questões relacionadas com a poluição e a saúde estão intimamente relacionadas, e desenvolver uma abordagem que pudesse ajudar a resolver ambas seria uma mudança de jogo para muitas pessoas.”

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