Sabemos que 70% do planeta é coberto por oceanos e que apenas 2% da água da Terra é doce. Desses 2%, 1,6% estão nos polos em forma de gelo e nas geleiras. O que sobra é uma parte bem pequena e está disponível para nós através dos rios, lagos e redes subterrâneas. Além disso, boa parte está poluída.
Como a água é indispensável para a vida, a ciência vem desenvolvendo métodos de dessalinização para utilizar a água abundante do oceano. Por conter vários sais em concentrações muito altas, essa água acaba por ser imprópria para o consumo humano, bem como agricultura ou qualquer outro uso.
Só que dessalinizar água do mar não é fácil. Para extrair o sal marítimo ou da água salobra de reservatórios subterrâneos, a tecnologia mais utilizada atualmente é a osmose reversa, mas é um processo considerado de alto custo pelo material utilizado e pelo gasto com energia elétrica: uma bomba de alta pressão força a água a passar por uma membrana polimérica, que retém os sais.
Mas existem alternativas para a dessanilização: com menor gasto de energia, é o processo de deionização capacitiva que utiliza carvões ativados com poros nanométricos (1 nanômetro equivale a 1 milímetro dividido por 1 milhão) para retirada da salinidade da água.
Carvões com características diferenciadas para essa aplicação foram desenvolvidos por pesquisadores do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em São Paulo.
“Eles são semelhantes aos usados em filtros de água comuns, mas com uma quantidade e tamanho de poros que proporcionam uma elevada área de retenção de íons e moléculas”, explica o engenheiro químico Luís Augusto Martins Ruotolo, professor da UFSCar.
Os carvões ativados podem ser feitos com diferentes materiais, como madeira, bagaço de cana, casca de coco e polímeros. No invento da UFSCar, o carvão foi preparado aquecendo-se um polímero condutor de eletricidade, chamado de polianilina, a 800 graus Celsius (°C), em condições adequadas para eliminar a matéria orgânica volátil. O resultado foi um eletrodo rico em carbono.234.
A inovação dos pesquisadores da UFSCar tornou os carvões ativados mais eficientes e com melhor capacidade de retenção de moléculas ou íons na superfície. Ruotolo e o doutorando Rafael Linzmeyer Zornitta, que são do Laboratório de Tecnologias Ambientais (Latea), inseriram dois desses eletrodos em uma célula eletroquímica composta por placas de acrílico e borrachas de vedação.
Eles ficaram posicionados em lados opostos dentro da célula (infográfico abaixo) e separados por um canal onde escoa a água com sal (cloreto de sódio) a ser dessalinizada.
UFSCAR
Para viabilizar a dessalinização, uma tensão elétrica de 1,2 volt (V) foi aplicada na célula eletroquímica. Essa tensão é menor do que a transmitida por uma pilha comum (AA), de 1,5 V. Assim, um dos eletrodos ficou polarizado com carga negativa e o outro com carga positiva.
Com a entrada da água salobra na célula, passando entre os eletrodos, os íons de sódio (Na+), que tem carga positiva, são atraídos e retidos no eletrodo negativo, e o cloreto (Cl-) se desloca ao polo positivo.
Quando os eletrodos se tornam saturados por esses elementos, basta inverter a polaridade e o material aderido será repelido, podendo ser deslocado para fora da célula, em um processo de retrolavagem. Os pesquisadores pretendem, no futuro, construir um protótipo e operá-lo com um painel de energia solar.
Carvões ativados que absorvem sais já existem no mercado, mas não são adequados ao processo de deionização capacitiva por possuírem pequenas áreas de retenção dos íons de sal. Os carvões desenvolvidos no Latea apresentam áreas para reter elementos químicos seis vezes maior que os carvões de mercado.
A invenção resultou em um pedido de patente depositada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) pela Agência de Inovação da UFSCar. A inovação abrange também outras possibilidades de uso desse material – como no tratamento de efluentes industriais e na extração de outros sais da água.
“Em uma caldeira que gera vapor, por exemplo, a água tem que ser limpa o suficiente para que elementos como cálcio, magnésio e ferro não provoquem incrustações nas tubulações”, diz Ruotolo.
Esse estudo conta com parcerias no Instituto Madrilenho de Estudos Avançados (IMDEA-Energía) e na Universidade de Málaga, ambos na Espanha, e na Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.
Ciberia, Fapesp // Razões para Acreditar
