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Nova Técnica de Dessalinização Também Limpa e Desinfeta a Água

A eletrodiálise tem o potencial de dessalinizar água do mar de forma rápida e barata, mas não remove outros contaminantes, como sujeira e bactérias. Agora engenheiros químicos descobriram como fazer isso também.

The Physics arXiv Blog 11/02/2014

Uma das necessidades mais prementes do mundo é fornecer água potável para sua população. Nas áreas rurais, quase metade da população não tem acesso a água potável então o desafio está claro e presente.

O problema, obviamente, é que a maior parte da água do planeta é salgada. Por isso, encontrar formas para dessalinizar a água do mar é um muito importante.

Hoje, Daosheng Deng e colegas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, com sede em Cambridge, dizem ter desenvolvido uma nova forma de dessalinizar água, conhecida como eletrodiálise de choque, que não só retira o sal, mas também as partículas e bactérias. "A eletrodiálise de choque pode permitir a criação de sistemas mais compactos e eficientes para a purificação de água", dizem eles.

Um dos grandes problemas da dessalinização é o seu custo. O método mais comum é destilar água do mar em um vácuo de modo que seu ponto de ebulição seja menor que o normal. No entanto, este é um processo intensivo em energia e caro. Assim, engenheiros estão constantemente à procura de métodos mais baratos.

O mais comum deles é a osmose reversa. Ela funciona pelo bombeamento da água através de uma membrana que não permite a passagem de íons de sódio ou cloro. Ela consome significativamente menos energia do que os métodos tradicionais de dessalinização, mas é limitada pela taxa de passagem da água através da membrana.

Assim, nos últimos anos, engenheiros começaram a estudar um processo chamado eletrodiálise. Que funciona da maneira oposta, ou seja, permitindo que íons de sódio e cloro passem por uma membrana, na presença de um campo eléctrico, deixando a água purificada onde está.

Já que somente os íons, e não mais as moléculas de água, passam através da membrana, a taxa de dessalinização é muito maior do que na osmose reversa.

Mas há um problema na eletrodiálise. Embora ela remova o sal da água, não remove outros contaminantes, como sujeira e bactérias. Por isso, requer etapas adicionais de filtração e desinfecção para que se torne potável.

Agora Deng e col. dizem ter encontrado uma forma de produzir água potável em uma única etapa usando eletrodiálise. A chave para o processo é colocar uma camada de material poroso próximo ao cátodo que atua como um filtro e remove qualquer coisa que não consiga passar através dos microporos.

O material poroso em questão é feito de frita de vidro, que é feita pela fusão de partículas de vidro dando origem a um sólido poroso. O tamanho dos poros é de cerca de 0,5 micrômetros então qualquer coisa maior do que isso, como partículas de sujeira, não consegue passar.

Bactérias tendem a ser ainda menores. Mas Deng e col. mostraram que elas não passam pelo material provavelmente porque ficam presas ou porque são destruídas pelos poderosos campos elétricos existentes perto do cátodo. "Fomos capazes de matar ou remover cerca de 99% das E​​. coli presentes na água fazendo-a atravessar o dispositivo de eletrodiálise de choque com tensão sendo aplicada", dizem eles.

De qualquer forma, o produto do novo dispositivo é água purificada com pouco ou nenhum dos contaminantes originais.

Essa é uma máquina útil. Qualquer coisa que pode dessalinizar água e ao mesmo tempo filtra-la e desinfeta-la deve ser estudada mais a fundo. Deng e col. sugerem que pode ser útil na engenharia química.

A grande questão, claro, é se o dispositivo consegue purificar água de forma rentável em uma escala maior para aqueles que mais precisam dela. Isso significaria usar energia fotovoltaica, por exemplo, e produzir um fluxo confiável ​​durante um longo período de tempo.

Esse é um desafio completamente diferente. Transformar um protótipo de laboratório em uma máquina funcional confiável é tão difícil quanto criar o protótipo. Mas considerando-se que estão em jogo as vidas de milhões de pessoas, certamente vale a pena tentar.

Ref: arxiv.org/abs/1402.0058: Water Purification by Shock Electrodialysis: Deionization, Filtration, Separation, and Disinfection

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