Investigadores desenvolvem uma tecnologia de purificação da água do mar

Investigadores do Michigan desenvolvem uma nova tecnologia de purificação da água que transforma a água do mar em água potável sem a utilização maciça de produtos químicos.

Purificar água do mar de forma barata era o santo Graal

A dessalinização da água do mar deu um passo significativo no sentido da sustentabilidade ambiental e da redução de custos graças a uma tecnologia inovadora desenvolvida por engenheiros das universidades de Michigan e Rice.

Este avanço, que substitui os dispendiosos produtos químicos por elétrodos de carbono, promete tornar a água potável a partir da água do mar mais acessível, dando resposta à crescente crise mundial da água.

Remoção eficiente do boro: um poluente essencial

O boro, um componente natural da água do mar, pode tornar-se um poluente tóxico se não for corretamente removido durante o processo de dessalinização.

Os níveis de boro na água do mar são até duas vezes superiores ao limite mais permissivo da Organização Mundial de Saúde (OMS) para a água potável e cinco a doze vezes superiores aos níveis toleráveis para a agricultura.

Tradicionalmente, as instalações de dessalinização utilizam membranas de osmose inversa, que são eficazes na remoção de sais eletricamente carregados, mas não conseguem remover eficazmente o boro na sua forma neutra de ácido bórico.

Isso requer tratamentos adicionais que envolvem a adição de bases e ácidos, o que aumenta os custos e o impacto ambiental.

Jovan Kamcev, professor de engenharia química e de ciências e engenharia macromoleculares na U-M, coloca uma membrana filtrante entre dois elétrodos, que medem a capacidade da membrana para conduzir eletricidade. Imagem: Marcin Szczepanski.

Dessalinização da água do mar conta com solução inovadora: elétrodos de carbono

A nova tecnologia substitui estes tratamentos químicos dispendiosos por elétrodos de carbono com estruturas que captam especificamente o boro. Estes elétrodos utilizam poros revestidos com aglomerados contendo oxigénio que podem ligar seletivamente o boro e permitir a passagem de outros iões presentes na água do mar.

O método reduz a utilização de produtos químicos e a energia necessária, oferecendo uma alternativa sustentável.

Para carregar negativamente o boro e facilitar a sua captura, os elétrodos geram iões de hidróxido (OH-) através de um processo de eletrólise da água.

Assim que o boro é capturado, os iões de hidrogénio (H⁺) e os hidróxidos recombinam-se, resultando em água purificada sem resíduos químicos adicionais.

Esta abordagem elimina a necessidade de fases adicionais de osmose inversa, reduzindo ainda mais os custos operacionais.

Impacto económico e ambiental

A aplicação desta tecnologia poderia reduzir os custos de tratamento da água até 15%, ou seja, aproximadamente 0,20 dólares (cerca de 19 euros) por metro cúbico de água tratada.

Isto representa uma poupança global de até 6,9 mil milhões de dólares (cerca de 6,6 mil milhões de euros) por ano, considerando a capacidade global de dessalinização de 95 milhões de metros cúbicos por dia em 2019.

Plataforma adaptável para o tratamento de outros poluentes

A versatilidade desta tecnologia não se limita ao boro. De acordo com o estudo publicado na revista Nature Water, os grupos funcionais dos elétrodos podem ser modificados para capturar outros contaminantes, como o arsénico, transformando-os em formas facilmente removíveis.

Esta abordagem tem o potencial de revolucionar o tratamento da água para uma variedade de aplicações, desde o consumo humano à irrigação agrícola.

Com a procura global de água doce projetada para exceder a oferta disponível em 40% até 2030, esta tecnologia representa um avanço crucial na abordagem da crise global da água.

A sua capacidade de minimizar os custos, reduzir a utilização de produtos químicos e aumentar a sustentabilidade ambiental posiciona a dessalinização como uma solução viável e acessível no contexto dos atuais e futuros desafios da água.