Ao redor do mundo, bilhões de pessoas ainda não têm acesso confiável à água potável segura. A ONU estima que 2,2 bilhões de pessoas não dispõem de água potável gerenciada com segurança, enquanto regiões da Califórnia ao Oriente Médio dependem cada vez mais de usinas de dessalinização para transformar água do oceano em água doce. Então, sabe como é, sem pressão.

A dessalinização pode fornecer um suprimento hídrico crítico, mas os métodos mais comuns hoje em dia vêm com desvantagens significativas. A osmose reversa força a água através de membranas especializadas para remover o sal, enquanto a destilação térmica usa calor para separar a água doce da água do mar. Ambas as abordagens podem consumir grandes quantidades de energia, frequentemente exigem tratamento da água antes e depois do processo, e geram um resíduo salgado altamente concentrado conhecido como salmoura. Quando essa salmoura é despejada de volta no oceano, pode aumentar a salinidade local e reduzir os níveis de oxigênio, criando condições prejudiciais para os organismos marinhos. Em resumo: nós ganhamos água potável, os peixes ganham um ambiente de trabalho hostil.

Pesquisadores da Universidade de Rochester desenvolveram uma abordagem diferente que pode ajudar a resolver vários desses problemas de uma só vez. Cientistas do Instituto de Óptica da URochester criaram um sistema de dessalinização solar térmica projetado para produzir água doce de forma eficiente sem gerar salmoura líquida ou exigir aditivos químicos para pré-tratar a água de entrada. O método está descrito em um artigo publicado na Light: Science & Applications. A pesquisa foi liderada por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energética a Laser da URochester.

No coração da tecnologia estão painéis solares feitos de metal negro que foi tratado com lasers de femtossegundo. Um femtossegundo é uma unidade de tempo extraordinariamente curta, igual a um quatrilionésimo de segundo. Pulsos desses lasers ultrafrápidos podem alterar precisamente a superfície de um material, criando estruturas microscópicas que mudam drasticamente a forma como ele interage com a luz e a água. O tratamento a laser torna o metal extremamente eficaz na absorção da luz solar e também lhe confere propriedades superabsorventes, o que significa que a água se espalha rapidamente pela superfície em vez de formar gotículas.

Cada painel contém uma região ativa tratada a laser que atrai uma camada muito fina de água do mar sobre sua superfície. O metal escuro absorve quase toda a radiação solar incidente, aquecendo a água e fazendo-a evaporar. Essa evaporação deixa para trás sais e outros minerais dissolvidos. Em vez de permitir que esses materiais se acumulem onde a evaporação está ocorrendo, o painel os direciona para áreas não tratadas ao longo de suas laterais, conhecidas como região passiva. Esse movimento é importante porque o acúmulo de sal é um dos maiores desafios enfrentados pelos sistemas de dessalinização solar. Se os minerais formarem uma camada dura sobre a superfície ativa, podem bloquear o movimento da água e eventualmente impedir o funcionamento do sistema.

Guo diz que sistemas anteriores de dessalinização solar térmica frequentemente apresentavam bom desempenho em experimentos de laboratório usando água do mar artificial simplificada, feita de água e cloreto de sódio. Quando o cloreto de sódio cristaliza à medida que a água evapora, tende a formar uma estrutura relativamente granulada e porosa. A água pode continuar se movendo através desses cristais, ajudando a dissolver o sal acumulado e tornando a superfície mais fácil de limpar. Mas a água do mar real é outra história. Além do cloreto de sódio, ela contém magnésio, cálcio e muitas outras substâncias dissolvidas. Alguns desses compostos podem cristalizar em depósitos duros e densos que são muito menos porosos. É semelhante à incrustação mineral que se acumula gradualmente dentro de um chuveiro ou bule de chá. Em um sistema de dessalinização, porém, o desafio é muito maior porque a água do mar contém centenas de vezes mais sais dissolvidos do que a água da torneira comum. À medida que esses depósitos se acumulam, a água não consegue mais fluir livremente pela superfície, reduzindo a eficiência e eventualmente entupindo o sistema.

Para superar esse problema, a equipe de Guo projetou cuidadosamente micros