Usando um hidrogel exclusivo, cientistas da Arábia Saudita criaram um sistema movido a energia solar que cultiva espinafre com sucesso usando água extraída do ar enquanto produz eletricidade. O projeto de prova de conceito, descrito em artigo publicado na revista Cell Reports Physical Science, oferece uma estratégia sustentável e de baixo custo para melhorar a segurança alimentar e hídrica de pessoas que vivem em regiões de clima seco.
“Uma fração da população mundial ainda não tem acesso a água potável ou energia verde, e muitos deles vivem em áreas rurais com clima árido ou semiárido”, disse o autor sênior Peng Wang, professor de ciência e engenharia ambiental na Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah (Kaust, na Arábia Saudita). “Nosso projeto tira água do ar usando energia limpa que seria desperdiçada e é adequado para fazendas descentralizadas e de pequena escala em lugares remotos, como desertos e ilhas oceânicas.”
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O sistema, chamado WEC2P, é composto por um painel solar fotovoltaico colocado sobre uma camada de hidrogel, que é montada em cima de uma grande caixa metálica para condensar e coletar água. Wang e sua equipe desenvolveram o hidrogel em suas pesquisas anteriores, e o material pode efetivamente absorver o vapor d’água do ar ambiente e liberar o conteúdo de água quando aquecido.
Painéis solares conectados a uma caixa de cultivo de plantas que contém 60 sementes de espinafre. Crédito:
Aumento de eficiência
Os pesquisadores usaram o calor residual dos painéis solares ao gerar eletricidade para expulsar a água absorvida do hidrogel. A caixa de metal coleta o vapor e condensa o gás em água. Alternativamente, o hidrogel aumenta a eficiência dos painéis solares fotovoltaicos em até 9%, absorvendo o calor e diminuindo a temperatura dos painéis.
A equipe realizou um teste de cultivo de plantas usando o WEC2P na Arábia Saudita por duas semanas em junho, quando o clima estava muito quente. Eles usaram a água coletada exclusivamente do ar para irrigar 60 sementes de espinafre plantadas em uma caixa plástica de cultivo de plantas. Ao longo do experimento, o painel solar, com tamanho semelhante ao de uma mesa de carteira escolar, gerou um total de 1.519 watts-hora de eletricidade, e 57 das 60 sementes de espinafre brotaram e cresceram normalmente até 18 centímetros. No total, cerca de 2 litros de água foram condensados do hidrogel durante o período de duas semanas.
“Nosso objetivo é criar um sistema integrado de energia limpa, água e produção de alimentos, especialmente a parte de criação de água em nosso projeto, que nos diferencia dos agrofotovoltaicos atuais”, afirmou Wang. Para transformar o projeto de prova de conceito em um produto real, a equipe planeja criar um hidrogel melhor que possa absorver mais água do ar.
“Garantir que todos na Terra tenham acesso a água potável e energia limpa a preços acessíveis faz parte dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável estabelecidos pelas Nações Unidas”, observou Wang. “Espero que nosso projeto possa ser um sistema descentralizado de energia e água para iluminar casas e plantações de água.”
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