De acordo com as Nações Unidas, 2,2 bilhões de pessoas ainda não têm acesso a água potável gerenciada de forma segura – o que significa que muita gente está andando quilômetros para um gole ou pagando caro por água engarrafada. Para atender à demanda, regiões da Califórnia a partes do Oriente Médio recorreram a usinas de dessalinização que transformam água do mar em água doce, mas o processo é caro, consome muita energia e gera enormes volumes de salmoura concentrada que, quando despejada de volta no oceano, causa estragos nos ecossistemas marinhos ao aumentar a salinidade e sugar o oxigênio. É como resolver um problema enquanto cria outro, só que mais salgado.
Pesquisadores da Universidade de Rochester, liderados pelo professor de óptica e física Chunlei Guo, revelaram um sistema de dessalinização movido a energia solar que contorna a maioria dessas dores de cabeça. Sua abordagem, descrita na revista Light: Science & Applications, produz água doce de forma eficiente, não requer pré-tratamento químico e – crucialmente – não gera resíduos de salmoura. Em vez disso, recupera quase todos os sais dissolvidos em forma sólida, o que é o mais próximo que a ciência chegou de ter água do mar e bebê-la também.
O sistema depende de painéis solares feitos de metal preto texturizado com lasers de femtossegundos. Esse tratamento dá à superfície dois superpoderes: ela absorve quase toda a luz solar incidente e se torna super-absorvente – ou seja, ama água quase tanto quanto um corredor de maratona desidratado. Uma região ativa padronizada a laser puxa uma fina camada de água do mar através do painel. A luz solar evapora a água, que é destilada em água doce, enquanto os sais e minerais dissolvidos são guiados para regiões passivas não tratadas, evitando o acúmulo que normalmente entope tecnologias de dessalinização inferiores.
Guo observa que muitos sistemas de dessalinização solar térmica funcionam bem em testes de laboratório com água do mar simplificada composta apenas de água e cloreto de sódio. Mas oceanos reais contêm magnésio e cálcio, que formam crostas duras e densas quando cristalizam – semelhante à incrustação mineral em uma chaleira, exceto que a água do mar é muito mais concentrada. Para lidar com isso, a equipe projetou sulcos microscópicos na superfície do metal preto que incentivam os sais a migrar para longe da zona ativa antes que possam se acumular, aproveitando o efeito de anel de café – o mesmo fenômeno que deixa aquela mancha marrom irritante na sua mesa após um derramamento. "Se você derrubar café em uma superfície, eventualmente a água evapora e um anel permanece na borda externa", explica Guo. "Usamos o mesmo princípio para avançar os sais para a região passiva."
Quando testado com água dos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico, a superfície se limpou continuamente, extraindo água doce enquanto direcionava os sais para áreas passivas onde podiam ser coletados sem perda de desempenho. Um dos maiores benefícios: os sólidos recuperados podem render minerais valiosos como lítio, um ingrediente chave em baterias de veículos elétricos. Em um estudo relacionado no Journal of Materials Chemistry A, Guo e colegas incorporaram nanopartículas de titanato de hidrogênio nos sulcos do metal para isolar seletivamente o lítio de outros sais. Usando água do Grande Lago Salgado de Utah, eles recuperaram cerca de 50% do lítio contido nos sais residuais. "A mineração de lítio da Terra tem se mostrado muito desgastante do ponto de vista energético e ambiental", diz Guo, "então extrair lítio diretamente da água salgada pode ser uma rota futura muito importante."
A tecnologia ainda é um protótipo, mas Guo acredita que pode ser significativamente ampliada, potencialmente aumentando o acesso à água potável enquanto cria fontes mais sustentáveis de minerais críticos. A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation, pela Bill & Melinda Gates Foundation e pela Worldwide Universities Network. Contribuintes adicionais incluíram o Cientista Sênior Subash Singh, o ex-aluno Ran Wei '24, os estudantes de doutorado Luheng Tang e Tainshu Xu, e Mingjiang Ma do Instituto de Óptica.