MIT cria dispositivo portátil que torna a água do mar própria para beber

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um dispositivo portátil capaz de dessalinizar e remover partículas da água do mar, tornando-a própria para o consumo. 

Com menos de 10 kg, o equipamento tem o tamanho de uma mala de mão e precisa de menos energia para funcionar do que o necessário para carregar a bateria de um celular. Além disso, seu funcionamento é muito simples: basta apertar um botão.

Ao contrário de outras unidades portáteis de dessalinização, que exigem a substituição periódica dos filtros, o dispositivo criado pelos pesquisadores do MIT usa energia elétrica para remover partículas da água. O resultado é uma água potável, que até excede os padrões de qualidade definidos pela Organização Mundial da Saúde (OMS). 

Segundo os desenvolvedores, a eliminação da necessidade de substituição de filtros reduz significativamente os valores gastos com manutenção a longo prazo. Isso pode favorecer a implantação da unidade em áreas longínquas e com recursos limitados, como em pequenas ilhas ou a bordo de navios marítimos de carga. 

Dessalinizador portátil pode ser útil em situações extremas

De acordo com um dos autores do projeto, Jongyoon Han, professor de engenharia elétrica e ciência da computação, de engenharia biológica e membro do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE) do MIT, o dispositivo também pode ser usado para ajudar vítimas de desastres naturais ou por militares em missões de longo prazo.

“Este é 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”, disse Han.

Junghyo Yoon, cocriador do produto, explica que as unidades de dessalinização portáteis disponíveis no mercado atualmente, em geral, exigem bombas de alta pressão para impulsionar a água através dos filtros. Além disso, segundo Yoon, elas são muito difíceis de terem o tamanho reduzido sem comprometer sua eficiência energética. 

Diferentemente disso, a unidade de dessalinização proposta por eles se baseia em uma técnica chamada polarização de concentração de íons (ICP, da sigla em inglês). Em vez de filtrar a água, o processo ICP aplica um campo elétrico às membranas dispostas acima e abaixo de um canal de água. 

Com isso, as membranas repelem moléculas de sal, bactérias, vírus e outras partículas carregadas positiva ou negativamente conforme vão passando. As partículas carregadas são direcionadas a uma segunda corrente de água, que é descarregada.

O uso de sólidos dissolvidos e suspensos possibilita a passagem de água limpa pelo canal. Como requer apenas uma bomba de baixa pressão, o ICP acaba usando menos energia do que outras técnicas. 

No entanto, o ICP nem sempre remove todos os sais que passam no meio do canal. Por essa razão, os pesquisadores associaram um segundo processo, chamado eletrodiálise, para remover os íons de sal restantes.

Para encontrar a combinação perfeita de módulos ICP e eletrodiálise, foi utilizado o aprendizado de máquina, cuja 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 reduziu o consumo 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”, disse Yoon.

Purificador da água do mar já está à venda

Por meio de um aplicativo de smartphone, também desenvolvido pela equipe de pesquisa, o usuário pode controlar a unidade sem fio e relatar informações em tempo real sobre consumo de energia e salinidade da água.

Para testar o funcionamento do dispositivo, foram feitos vários experimentos em laboratório usando água com diferentes níveis de salinidade e turbidez. Depois disso, veio a etapa de teste in loco, quando os cientistas foram para Carson Beach, uma praia em South Boston. 

Lá, eles colocaram a caixa na areia 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 esses pequenos avanços que fizemos ao longo do caminho”, disse Han.

Além de superar as diretrizes de qualidade da OMS, a água resultante teve sua quantidade de sólidos suspensos reduzida em um fator de pelo menos 10. O protótipo produz água potável a uma taxa de 0,3 litros por hora e requer apenas 20 watts de energia por litro.

O equipamento já está disponível para venda na internet, por cerca de US$50 (o equivalente a aproximadamente R$254). A ferramenta conta com um pequeno painel solar portátil, que também é capaz de alimentar energia a máquina.

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